DE112016002639T5

DE112016002639T5 - 3D METER

Info

Publication number: DE112016002639T5
Application number: DE112016002639.0T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Ohyama; Norihiko Sakaida; Takahiro Mamiya; Hiroyuki Ishigaki
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2018-03-01
Also published as: JP2017003479A; JP5957575B1; TW201643371A; US20170248413A1; TWI589838B; CN107110643A; US10514253B2; CN107110643B; WO2016199439A1; MX2017008749A

Abstract

Eine Aufgabe ist es, ein 3D-Messgerät zur Verfügung zu stellen, das eine genauere Messung in einem kürzeren Zeitraum bei dreidimensionaler Messung unter Verwendung eines Phasenverschiebungsverfahrens gewährleistet. Eine Leiterplattenprüfvorrichtung 1 beinhaltet eine Beleuchtungseinrichtung 4, die so konfiguriert ist, dass sie eine Leiterplatte 2 mit einem streifenartigen Lichtmuster bestrahlt, eine Kamera 5, die so konfiguriert ist, dass sie ein Bild eines Abschnitts aufnimmt, der mit dem Lichtmuster auf der Leiterplatte 2 bestrahlt wird, und eine Steuereinrichtung 6, die so konfiguriert ist, dass sie eine dreidimensionale Messung auf der Grundlage von aufgenommenen Bilddateien durchführt. Die Steuereinrichtung 6 berechnet einen ersten Höhenmesswert basierend auf Bilddateien, die durch Bestrahlung mit einem ersten Lichtmuster mit einer ersten Periode an einer ersten Position aufgenommen wurden, und erlangt Werte einer Verstärkung und eines Versatzes aus den Bilddateien. Die Steuereinrichtung 6 berechnet auch einen zweiten Höhenmesswert aus den Werten der Verstärkung und des Versatzes, basierend auf Bilddateien, die durch Bestrahlung mit einem zweiten Lichtmuster mit einer zweiten Periode an einer zweiten Position aufgenommen wurden, die um den Abstand eines halben Pixels schräg verschoben ist. Die Steuereinrichtung 6 erlangt dann die aus dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert spezifizierten Höhendaten als wahre Höhendaten.It is an object to provide a 3D measuring device that ensures a more accurate measurement in a shorter period of time in three-dimensional measurement using a phase shift method. A circuit board inspection apparatus 1 includes a lighting device 4 configured to irradiate a printed circuit board 2 with a striped light pattern, a camera 5 configured to receive an image of a portion that irradiates the light pattern on the printed board 2 and a controller 6 configured to perform a three-dimensional measurement based on captured image files. The controller 6 calculates a first height reading based on image files taken by irradiation with a first light pattern having a first period at a first position, and obtains values of gain and offset from the image files. The controller 6 also calculates a second height measurement from the values of gain and offset based on image files taken by irradiation with a second light pattern having a second period at a second position skewed by the pitch of half a pixel. The control device 6 then obtains the height data specified from the first measured value and the second measured value as true height data.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein 3D-Messgerät, das eine dreidimensionale Messung mit Hilfe eines Phasenverschiebungsverfahrens durchführt.The present disclosure relates to a 3D measuring device that performs a three-dimensional measurement by means of a phase shift method.

Hintergrundbackground

Bei der Bestückung einer Leiterplatte mit elektronischen Komponenten wird als erstes in einem allgemeinen Verfahren Lotpaste auf ein vorgegebenes Elektrodenmuster gedruckt, das auf der Leiterplatte aufgebracht wird. Die elektronischen Komponenten werden dann unter Ausnutzung der Viskosität der Lotpaste temporär auf der Leiterplatte befestigt. Die Leiterplatte wird anschließend in einen Reflow-Ofen eingeführt und durchläuft eine vorgegebene Reflow-Verarbeitung zum Löten. In letzter Zeit besteht die Notwendigkeit, den Druckzustand der Lotpaste in einem Schritt vor der Einführung in den Reflow-Ofen zu überprüfen. Für diese Prüfung kann ein 3D-Messgerät verwendet werden.When assembling a printed circuit board with electronic components, solder paste is first printed in a general process on a predetermined electrode pattern, which is applied to the circuit board. The electronic components are then temporarily attached to the circuit board utilizing the viscosity of the solder paste. The circuit board is then inserted into a reflow oven and undergoes a predetermined reflow processing for soldering. Recently, there has been a need to check the printing condition of the solder paste in one step before the introduction into the reflow oven. For this test, a 3D measuring device can be used.

Verschiedene berührungslose 3D-Messgeräte, die Licht verwenden, wurden kürzlich vorgeschlagen. Zum Beispiel wurden Techniken im Hinblick auf ein 3D-Messgerät mit einem Phasenverschiebungsverfahren vorgeschlagen.Various non-contact 3D measuring devices using light have recently been proposed. For example, techniques have been proposed with respect to a 3D measuring device with a phase shifting method.

Das 3D-Messgerät, das das Phasenverschiebungsverfahren verwendet, bestrahlt ein Messobjekt (in diesem Fall Lotpaste, die auf einer Leiterplatte gedruckt ist) mit einem Lichtmuster mittels einer Bestrahlungseinheit, die als Kombination aus einer Lichtquelle, die so konfiguriert ist, dass sie ein vorgegebenes Licht emittiert, und Rastern, die so konfiguriert sind, dass sie das von der Lichtquelle emittierte Licht in ein Lichtmuster mit einer Lichtintensitätsverteilung in einer sinusförmigen Wellenform (Streifenmuster) umwandeln, vorgesehen ist. Entsprechende Punkte auf der Platine werden dann mit Hilfe einer Bildgebungseinheit, die direkt über der Platine platziert ist, beobachtet. Die verwendete Bildgebungseinheit kann z. B. eine CCD-Kamera mit Linsen und Bildgebungselementen sein.The 3D measuring apparatus using the phase shifting method irradiates a measuring object (in this case, solder paste printed on a printed circuit board) with a light pattern by means of an irradiation unit, which is a combination of a light source configured to be a predetermined light and patterns configured to convert the light emitted from the light source into a light pattern having a light intensity distribution in a sinusoidal waveform (stripe pattern). Corresponding points on the board are then observed using an imaging unit placed directly over the board. The imaging unit used can, for. B. be a CCD camera with lenses and imaging elements.

In der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird die Intensität (Luminanz) I von Licht in jedem Pixel von Bilddateien, die von der Bildgebungseinheit aufgenommen wurden, durch eine unten angegebene Gleichung (R1) ausgedrückt: I = f·sinϕ + e (R1), wobei f eine Verstärkung bezeichnet, e einen Versatz bzw. Offset bezeichnet und ϕ eine Phase eines Lichtmusters bezeichnet.In the configuration described above, the intensity (luminance) I of light in each pixel of image files taken by the imaging unit is expressed by an equation (R1) given below: I = f · sinφ + e (R1), where f denotes a gain, e denotes an offset, and φ denotes a phase of a light pattern.

Die Phase des Lichtmusters wird in vier verschiedenen Stufen (ϕ + 0, ϕ + 90°, ϕ + 180°, ϕ + 270°) durch Steuerung der Umschaltung der obigen Raster verändert und es werden Bilddateien mit entsprechenden Intensitätsverteilungen I0, I1, I2 und I3 aufgenommen. Die Phase ϕ wird dann durch Ersetzen von f (Verstärkung) und e (Versatz) nach einer unten angegebenen Gleichung (R2) bestimmt: ϕ = tan^–1[(I₁ – I₃)/(I₂ – I₀)] (R2) The phase of the light pattern is changed in four different stages (φ + 0, φ + 90 °, φ + 180 °, φ + 270 °) by controlling the switching of the above rasters and image files with corresponding intensity distributions I0, I1, I2 and I3 recorded. The phase φ is then determined by replacing f (gain) and e (offset) according to an equation (R2) given below: φ = tan ^-1 [(I ₁ -I ₃ ) / (I ₂ -I ₀ )] (R2)

Mit Hilfe dieser Phase ϕ wird dann eine Höhe (Z) an den jeweiligen Koordinaten (X, Y) des Messobjekts, wie z. B. Lotpaste, nach dem Prinzip der Triangulation ermittelt.With the help of this phase φ then a height (Z) at the respective coordinates (X, Y) of the measurement object, such. B. solder paste, determined according to the principle of triangulation.

Ein kürzlich vorgeschlagenes 3D-Messgerät ist so konfiguriert, dass es erste Höhendaten in Bezug auf jedes Pixel auf der Grundlage von Bilddateien berechnet, die durch Bestrahlung mit einem ersten Lichtmuster an einer ersten Position erlangt wurden, und zweite Höhendaten in Bezug auf jedes Pixel auf der Grundlage von Bilddateien berechnet, die durch Bestrahlung mit einem zweiten Lichtmuster an einer zweiten Position erlangt wurden, die um den Abstand eines halben Pixels in einer vorgegebenen Richtung von der ersten Position verschoben ist, um eine genauere Messung zu gewährleisten (zum Beispiel, wie in Patentliteratur 1 beschrieben).A recently proposed 3D measuring apparatus is configured to calculate first height data with respect to each pixel on the basis of image files obtained by irradiation with a first light pattern at a first position and second height data with respect to each pixel on the first Based on image files obtained by irradiation with a second light pattern at a second position shifted by the pitch of half a pixel in a predetermined direction from the first position to ensure a more accurate measurement (for example, as in Patent Literature 1 described).

Literaturliste Bibliography

Patentliteraturpatent literature

Patentdokument 1: JP 2010-169433A Patent Document 1: JP 2010-169433A

Überblick über die ErfindungOverview of the invention

Technisches ProblemTechnical problem

Wie vorstehend beschrieben, erfordert die dreidimensionale Messung mit dem Phasenverschiebungsverfahren jedoch, dass die Phase des emittierten Lichtmusters in vier verschiedenen Stufen (oder drei verschiedenen Stufen) geändert wird, um vier (oder drei) Bilddateien aufzunehmen.However, as described above, the three-dimensional measurement with the phase shift method requires that the phase of the emitted light pattern be changed in four different stages (or three different stages) to accommodate four (or three) image files.

Bei der Messung an zwei verschiedenen Positionen bestrahlt dieses Verfahren als erstes ein Messobjekt mit einem ersten Lichtmuster an einer ersten Position und ändert die Phase des ersten Lichtmusters in vier verschiedenen Stufen (oder drei verschiedenen Stufen), um vier (oder drei) Bilddateien aufzunehmen. Das Verfahren ändert anschließend die Lagebeziehung zwischen der Bildgebungseinheit und dem Messobjekt, bestrahlt das Messobjekt mit einem zweiten Lichtmuster an einer zweiten Position und ändert die Phase des zweiten Lichtmusters in vier verschiedenen Stufen (oder drei verschiedenen Stufen), um vier (oder drei) Bilddateien aufzunehmen. Für dieses Verfahren sind dementsprechend vier (oder drei) Bildgebungsoperationen an jeder Position erforderlich, d. h. insgesamt acht (oder sechs) Bildgebungsoperationen. Dies dürfte die Bildgebungszeit erheblich verlängern.When measuring at two different positions, this method first irradiates a measurement object having a first light pattern at a first position and changes the phase of the first light pattern at four different stages (or three different stages) to record four (or three) image files. The method then alters the positional relationship between the imaging unit and the measurement object, irradiates the measurement object with a second light pattern at a second position, and changes the phase of the second light pattern in four different stages (or three different stages) to capture four (or three) image files , Accordingly, four (or three) imaging operations at each position are required for this procedure; H. a total of eight (or six) imaging operations. This should extend the imaging time significantly.

Wenn auf einer Leiterplatte eine große Anzahl von Messobjektbereichen festgelegt ist, verlängert sich die für die Messung der einen Leiterplatte benötigte Zeit um ein Vielfaches. Dementsprechend besteht die Forderung nach einer weiteren Verkürzung der Messzeit.If a large number of measuring object areas are defined on a printed circuit board, the time required for measuring the one printed circuit board is multiplied by a multiple. Accordingly, there is a demand for a further shortening of the measuring time.

Das vorstehend beschriebene Problem beschränkt sich nicht notwendigerweise auf die Messung der Höhe von z. B. Lotpaste, die auf der Leiterplatte gedruckt ist, sondern kann im Bereich anderer 3D-Messgeräte beobachtet werden.The problem described above is not necessarily limited to the measurement of the height of z. As solder paste, which is printed on the circuit board, but can be observed in the range of other 3D measuring devices.

Unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Umstände ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein 3D-Messgerät bereitzustellen, das eine genauere Messung in kürzerer Zeit bei der dreidimensionalen Messung unter Verwendung eines Phasenverschiebungsverfahrens sicherstellt.In view of the circumstances described above, an object of the present disclosure is to provide a 3D measuring apparatus which ensures a more accurate measurement in a shorter time in the three-dimensional measurement using a phase shift method.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Im Folgenden werden die verschiedenen Aspekte beschrieben, die zur Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme bzw. Aufgabe angemessen zur Verfügung stehen. Funktionen und vorteilhafte Effekte, die für jeden der Aspekte charakteristisch sind, werden ebenfalls als angemessen beschrieben.The following describes the various aspects that are reasonably available to solve the above-described problems or problems. Functions and beneficial effects that are characteristic of each of the aspects are also described as appropriate.

Aspekt 1: Ein 3D-Messgerät wird bereitgestellt. Das 3D-Messgerät weist eine Bestrahlungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Messobjekt mit mindestens einem Lichtmuster bestrahlt, das eine streifenartige Lichtintensitätsverteilung aufweist; einen Phasenkontroller, der so konfiguriert ist, dass er eine Phase des von der Bestrahlungseinheit emittierten Lichtmusters in eine Vielzahl verschiedener Phasen ändert; eine Bildgebungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Bild von reflektiertem Licht von dem mit dem Lichtmuster bestrahlten Messobjekt aufnimmt; eine Verschiebeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Lagebeziehung zwischen der Bildgebungseinheit und dem Messobjekt relativ verschiebt; und eine Bildverarbeitungseinheit auf, die so konfiguriert ist, dass sie eine dreidimensionale Messung des Messobjekts durch ein Phasenverschiebungsverfahren auf der Grundlage von Bilddateien, die von der Bildverarbeitungseinheit aufgenommen wurden, durchführt. Die Bildverarbeitungseinheit weist eine erste Messwerterlangungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen ersten Messwert in Bezug auf jedes Pixel erlangt, basierend auf einer ersten vorgegebenen Anzahl von Bilddateien, die durch Bestrahlung mit einem ersten Lichtmuster mit der ersten vorgegebenen Anzahl von Phasen an einer ersten Position aufgenommen wurden; eine Verstärkung-Versatz-Erlangungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Wert einer Verstärkung und/oder eines Versatzes in Bezug auf jedes Pixel erlangt, basierend auf der ersten vorgegebenen Anzahl von Bilddateien, die an der ersten Position aufgenommen wurden; eine zweite Messwerterlangungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen zweiten Messwert in Bezug auf jedes Pixel erlangt, indem sie den Wert der Verstärkung und/oder des Versatzes verwendet, der durch die Verstärkung-Versatz-Erlangungseinheit erlangt wird, basierend auf einer zweiten vorgegebenen Anzahl von Bilddateien, die durch Bestrahlung mit einem zweiten vorgegebenen Lichtmuster mit der zweiten vorgegebenen Anzahl von Phasen an einer zweiten Position aufgenommen wurden, die um einen Abstand von einem halben Pixel in einer vorgegebenen Richtung von der ersten Position verschoben ist, wobei die zweite vorbestimmte Zahl kleiner ist als die erste vorbestimmte Zahl; und eine Höhendatenerlangungseinheit auf, die so konfiguriert ist, dass sie Höhendaten in Bezug auf jedes Pixel erlangt, basierend auf dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert.Aspect 1: A 3D meter is provided. The 3D measuring device has an irradiation unit that is configured to irradiate a measurement object with at least one light pattern that has a strip-like light intensity distribution; a phase controller configured to change a phase of the light pattern emitted from the irradiation unit into a plurality of different phases; an imaging unit configured to acquire an image of reflected light from the measurement object irradiated with the light pattern; a shift unit configured to relatively shift a positional relationship between the imaging unit and the measurement object; and an image processing unit configured to perform a three-dimensional measurement of the measurement object by a phase shifting method based on image files captured by the image processing unit. The image processing unit includes a first measurement acquisition unit configured to acquire a first measurement value with respect to each pixel based on a first predetermined number of image files obtained by irradiation with a first light pattern having the first predetermined number of phases at a first Position were taken; a gain-offset obtaining unit configured to obtain a value of gain and / or offset with respect to each pixel based on the first predetermined number of image files taken at the first position; a second measurement acquisition unit configured to acquire a second reading with respect to each pixel using the value of the gain and / or offset, obtained by the gain-offset obtaining unit based on a second predetermined number of image files taken by irradiation with a second predetermined light pattern having the second predetermined number of phases at a second position spaced by one half pixel is shifted in a predetermined direction from the first position, wherein the second predetermined number is smaller than the first predetermined number; and a height data acquisition unit configured to acquire height data with respect to each pixel based on the first measurement value and the second measurement value.

Die Konfiguration des Aspektes 1 führt dreidimensionale Messung basierend auf Bilddateien, die durch Bestrahlung des Messobjekts mit dem ersten Lichtmuster an der ersten Position erlangt werden, aus und erlangt das Ergebnis der Messung als ersten Messwert. Diese Konfiguration führt auch eine dreidimensionale Messung durch, die z. B. auf Bilddateien beruht, die durch Bestrahlung des Messobjekts mit dem zweiten Lichtmuster an der zweiten Position erlangt werden, die um den Abstand eines halben Pixels in der vorgegebenen Richtung von der ersten Position verschoben wird, und erlangt das Messergebnis als zweiten Messwert. Diese Konfiguration erlangt dann die Höhendaten, die aus dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert spezifiziert wurden, als wahre Höhendaten bezüglich jedes Pixels.The configuration of Aspect 1 performs three-dimensional measurement based on image files obtained by irradiating the measurement object with the first light pattern at the first position, and obtains the result of the measurement as a first measurement. This configuration also performs a three-dimensional measurement, the z. B. based on image files, which are obtained by irradiating the measurement object with the second light pattern at the second position, which is shifted by the distance of half a pixel in the predetermined direction from the first position, and obtains the measurement result as the second measured value. This configuration then obtains the height data specified from the first measured value and the second measured value as true height data with respect to each pixel.

Diese Konfiguration kann somit Bilddateien (einschließlich Bilddateien nach der Bildverarbeitung wie beispielsweise Messdaten einschließlich Höhendaten, die in Bezug auf die jeweiligen Pixel angeordnet sind) mit einer höheren Auflösung als die Auflösung der Bildgebungseinheit (Bildgebungselement) erzeugen und sorgt so für eine genauere dreidimensionale Messung.This configuration can thus generate image files (including image files after image processing such as measurement data including height data arranged with respect to the respective pixels) at a higher resolution than the resolution of the imaging unit (imaging element), thus providing a more accurate three-dimensional measurement.

Darüber hinaus nutzt die Konfiguration dieses Aspektes die Werte der Verstärkung und des Versatzes, die aus den Bilddateien erlangt werden, die bei der Messung an der ersten Position (mit dem ersten Lichtmuster) aufgenommen wurden, um die Anzahl der zu bebildernden Pixel (Häufigkeit der Bildgebung) bei der Messung an der zweiten Position (mit dem zweiten Lichtmuster) so zu reduzieren, dass sie kleiner ist als die Anzahl der an der ersten Position zu bebildernden Pixel.In addition, the configuration of this aspect utilizes the values of gain and offset obtained from the image files taken at the first position (with the first light pattern) in the measurement by the number of pixels to be imaged (frequency of imaging ) when measuring at the second position (with the second light pattern) to be smaller than the number of pixels to be imaged at the first position.

Die Konfiguration kann z. B. vier Bilddateien durch Bestrahlung mit dem ersten Lichtmuster mit vier verschiedenen Phasen an der ersten Position aufnehmen und anschließend einer Bilddatei durch Bestrahlung mit dem zweiten Lichtmuster mit einer Phase an der zweiten Position aufnehmen. Dies erfordert insgesamt fünfmalige Bildgebung und verkürzt somit die Bildgebungszeit erheblich.The configuration can z. B. record four image files by irradiation with the first light pattern with four different phases at the first position and then record an image file by irradiation with the second light pattern with a phase at the second position. This requires a total of five times imaging and thus significantly reduces the imaging time.

Im Vergleich zu einer Konfiguration, die einfach Messungen an zwei verschiedenen Positionen durchführt, reduziert diese Konfiguration die Gesamthäufigkeit der Bildgebung und verkürzt die Bildgebungszeit. Dadurch verkürzt sich die Messzeit erheblich.Compared to a configuration that simply performs measurements at two different positions, this configuration reduces the overall frequency of imaging and shortens the imaging time. This considerably shortens the measuring time.

Ein Beispiel für die ”zweite Position, die um den Abstand eines halben Pixels in der vorgegebenen Richtung von der ersten Position aus verschoben wird”, ist eine ”Position, die um den Abstand eines halben Pixels von der ersten Position schräg verschoben wird”. Diese Konfiguration liefert Bilddateien mit der vierfachen Auflösung eines Bildgebungselements, durch ledigliches Messen an zwei verschiedenen Positionen, d. h. an der ersten Position und an der zweiten Position. Die um den Abstand eines halben Pixels schräg verschobene Position bezeichnet eine um ein halbes Pixel in diagonaler Richtung (in einer schrägen Richtung relativ zur Array-Richtung) verschobene Position von Pixeln in einer Quadratform, die in den Bilddateien in Rastern angeordnet sind.An example of the "second position shifted by the distance of half a pixel in the predetermined direction from the first position" is a "position skewed by the distance of half a pixel from the first position". This configuration provides image files with four times the resolution of an imaging element by merely measuring at two different positions, i. H. at the first position and at the second position. The obliquely shifted position by the pitch of half a pixel indicates a position of pixels in a square shape shifted by half a pixel in the diagonal direction (in an oblique direction relative to the array direction), which are arranged in the image files in rasters.

Aspekt 2: In dem im obigen Aspekt 1 beschriebenen dreidimensionalen Messgerät kann die Bestrahlungseinheit so konfiguriert werden, dass sie das Messobjekt durch Umschalten einer Vielzahl von Lichtmustern mit unterschiedlichen Perioden bestrahlt. Das Messobjekt kann an der ersten Position mit dem ersten Lichtmuster mit einer ersten Periode bestrahlt werden; und das Messobjekt kann an der zweiten Position mit dem zweiten Lichtmuster mit einer zweiten Periode bestrahlt werden, die sich von der ersten Periode unterscheidet.Aspect 2: In the three-dimensional measuring apparatus described in the above aspect 1, the irradiation unit may be configured to irradiate the measurement object by switching a plurality of light patterns having different periods. The measurement object may be irradiated at the first position with the first light pattern having a first period; and the measurement object may be irradiated at the second position with the second light pattern having a second period different from the first period.

Das tatsächliche Messobjekt kann eine große Höhe oder eine kleine Höhe haben. So kann z. B. Lotpaste dünnfilmig sein oder kegelstumpfförmig vorstehen. Die Verlängerung der Periode (des Streifenabstands) eines emittierten Lichtmusters entsprechend der maximalen Höhe des Messobjekts wird wahrscheinlich eine niedrige Auflösung liefern und die Messgenauigkeit verringern. Eine Verengung der Periode des Lichtmusters hingegen verbessert die Genauigkeit, bietet aber wahrscheinlich einen unzureichenden Messbereich für die Messung der Höhe (Bereitstellen eines anderen Streifenrangs).The actual measurement object may have a high altitude or a small altitude. So z. B. solder paste thin film or projecting frusto-conical. The extension of the period (the fringe spacing) of an emitted light pattern corresponding to the maximum height of the measurement object is likely to provide a low resolution and reduce the measurement accuracy. However, narrowing the period of the light pattern improves accuracy, but is likely to provide an insufficient measurement range for height measurement (providing a different stripe rank).

Gemäß obigem Aspekt 2 spezifiziert die Höhendatenerlangungseinheit jedoch den Streifenrang des anderen Messwertes (z. B. erster Messwert), der mit dem anderen Lichtmuster (z. B. erstes Lichtmuster) der kürzeren Periode erlangt wurde, basierend auf einem Messwert (z. B. zweiter Messwert), der mit einem Lichtmuster (z. B. zweites Lichtmuster) der längeren Periode erlangt wurde, und ersetzt den anderen Messwert durch einen Wert unter Berücksichtigung des spezifizierten Streifenrangs (Datenersatzeinheit). Diese Konfiguration kann somit wahre Höhendaten in Bezug auf jedes Pixel erlangen. However, according to the above aspect 2, the height data acquisition unit specifies the stripe rank of the other measurement value (eg, first measurement value) acquired with the other light pattern (eg, first light pattern) of the shorter period based on a measurement value (e.g. second measured value) obtained with a light pattern (eg, second light pattern) of the longer period, and substitutes the value of the other measured value in consideration of the specified stripe rank (data unit). This configuration can thus obtain true height data with respect to each pixel.

Diese Konfiguration bietet sowohl den vorteilhaften Effekt der Erweiterung des messbaren Höhenbereiches, was der Verdienst der Verwendung des Lichtmusters der längeren Periode ist, als auch den vorteilhaften Effekt der Sicherstellung einer genauen Messung mit der hohen Auflösung, was der Verdienst der Verwendung des Lichtmusters der kürzeren Periode ist. Dies ermöglicht die Messung mit der hohen Auflösung in dem weiten Messbereich und sorgt für eine genauere Messung.This configuration offers both the advantageous effect of extending the measurable height range, which is the merit of using the light pattern of the longer period, and the advantageous effect of ensuring accurate measurement with the high resolution, which is due to the use of the light pattern of the shorter period is. This enables the high resolution measurement in the wide measurement range and provides a more accurate measurement.

Aspekt 3: In dem 3D-Messgerät, das entweder in dem obigen Aspekt 1 oder dem obigen Aspekt 2 beschrieben ist, kann die zweite Messwerterlangungseinheit einen Mittelwert der Verstärkung und/oder einen Mittelwert des Versatzes an peripheren Lagen eines vorgegebenen Pixels verwenden, um den zweiten Messwert in Bezug auf das vorbestimmte Pixel zu erlangen.Aspect 3: In the 3D measuring apparatus described in either of the above aspect 1 or the above aspect 2, the second measurement obtaining unit may use an average of the gain and / or an average of the offset of peripheral positions of a given pixel to the second Obtain measurement with respect to the predetermined pixel.

Die an der ersten Position aufgenommenen Bilddateien und die an der zweiten Position aufgenommenen Bilddateien sind Bilddateien, die an den um einen halben Pixel verschobenen Positionen aufgenommen wurden. Dementsprechend sind die in jedem Pixel der jeweiligen Bilddateien enthaltenen Abbildungsbereiche (Oberflächen des Messobjekts) nicht identisch. Die Werte der Verstärkung und des Versatzes in Bezug auf jedes Pixel hängen von der Charakteristik (z. B. Reflektivität) auf der Oberfläche des Messobjekts ab, die im Bereich des Pixels enthalten ist. Dementsprechend ist es wahrscheinlich, dass die Werte der Verstärkung und des Versatzes in Bezug auf ein vorgegebenes Pixel, das auf der Grundlage der an der ersten Position aufgenommenen Bilddateien erlangt wurde, nicht optimal sind, um den zweiten Messwert in Bezug auf das vorgegebene Pixel zu erlangen.The image files recorded in the first position and the image files recorded in the second position are image files taken at the positions shifted by half a pixel. Accordingly, the imaging areas included in each pixel of the respective image files (surfaces of the measurement object) are not identical. The values of gain and offset with respect to each pixel depend on the characteristic (eg, reflectance) on the surface of the measurement object contained in the area of the pixel. Accordingly, the values of the gain and the offset with respect to a given pixel obtained on the basis of the image files recorded at the first position are likely not to be optimal for obtaining the second measured value with respect to the predetermined pixel ,

Die Konfiguration des vorstehenden Aspekts 3 ist jedoch so konfiguriert, dass sie den Mittelwert der Verstärkung und/oder den Mittelwert des Versatzes in den peripheren Lagen des vorgegebenen Pixels verwendet, um den zweiten Messwert in Bezug auf das vorbestimmte Pixel zu erlangen. Mit dieser Konfiguration kann der geeignetere zweite Messwert ermittelt werden.However, the configuration of the above aspect 3 is configured to use the mean value of the gain and / or the average of the offset in the peripheral locations of the predetermined pixel to obtain the second measurement value with respect to the predetermined pixel. With this configuration, the more suitable second measured value can be determined.

Aspekt 4: In dem 3D-Messgerät, das in einem der oben genannten Aspekte 1 bis 3 beschrieben ist, kann die zweite Messwerterlangungseinheit, wenn die zweite vorbestimmte Zahl gleich 1 ist, die zweite Messwerterlangungseinheit eine Phase θ des zweiten Lichtmusters berechnen, die mindestens eine Beziehung erfüllt, die durch eine unten angegebene Gleichung (S1) ausgedrückt wird, um den zweiten Messwert zu erlangen: V₀ = Asinθ + B (S1), wobei V₀ einen Luminanzwert, A eine Verstärkung und B einen Versatz bezeichnet.Aspect 4: In the 3D measuring apparatus described in any one of the above aspects 1 to 3, when the second predetermined number is 1, the second measured value obtaining unit may calculate a phase θ of the second light pattern that is at least one Satisfies relationship expressed by an equation (S1) given below to obtain the second measurement value: V ₀ = Asin θ + B (S1), where V ₀ denotes a luminance value, A a gain and B an offset.

Die Konfiguration des vorstehenden Aspekts 4 erfordert nur einmalige Bildgebung an der zweiten Position. Dadurch werden die Funktionen und die vorteilhaften Effekte des vorstehend genannten Aspekts oder ähnlichem effektiver zur Verfügung gestellt.The configuration of the above aspect 4 requires only one-time imaging at the second position. Thereby, the functions and the advantageous effects of the above aspect or the like are more effectively provided.

Eine unten angegebene Gleichung (S2) ergibt sich aus Auflösung der obigen Gleichung (S1) nach ”sinθ”: sinθ = (V₀ – B)/A (S2) An equation (S2) given below results from the resolution of the above equation (S1) after "sinθ": sin θ = (V ₀ -B) / A (S2)

Eine unten angegebene Gleichung (S3) wird durch Auflösen der obigen Gleichung (S2) nach der Phase θ abgeleitet: θ = sin^–1{(V₀ – B)/A} (S3) An equation (S3) given below is derived by solving the above equation (S2) after the phase θ: θ = sin ^-1 {(V ₀ -B) / A} (S3)

Wie vorstehend gezeigt, wird die Phase θ basierend auf dem bekannten Luminanzwert V0, der mit dem zweiten Lichtmuster erlangt wurde, und der bekannten Verstärkung A und dem bekannten Versatz B, die mit dem ersten Lichtmuster erlangt wurden, spezifiziert.As shown above, the phase θ is specified based on the known luminance value V0 obtained with the second light pattern and the known gain A and the known offset B obtained with the first light pattern.

Aspekt 5: In dem 3D-Messgerät, das in einem der oben genannten Aspekte 1 bis 3 beschrieben ist, kann die zweite Messwerterlangungseinheit, wenn die zweite vorbestimmte Zahl gleich 2 ist, die zweite Messwerterlangungseinheit eine Phase θ des zweiten Lichtmusters berechnen, die zumindest die durch die unten angegebenen Gleichungen (T1) und (T2) ausgedrückten Beziehungen erfüllt, um den zweiten Messwert zu erlangen: V₀ = Asinθ + B (T1) V₁ = Asin(θ + 90°) + B (T2), wobei V₀ und V₁ Luminanzwerte von zwei Bilddateien bezeichnen, A eine Verstärkung und B einen Versatz bezeichnet. Aspect 5: In the 3D measuring apparatus described in any of the above-mentioned aspects 1 to 3, when the second predetermined number is 2, the second measured value obtaining unit may calculate a phase θ of the second light pattern that is at least the one satisfies the relationships expressed by equations (T1) and (T2) given below to obtain the second measurement: V ₀ = Asin θ + B (T1) V ₁ = Asin (θ + 90 °) + B (T2), where V ₀ and V ₁ denote luminance values of two image files, A denotes a gain and B denotes an offset.

Die Konfiguration des vorstehenden Aspekts 5 erfordert nur eine zweimalige Abbildung mit dem zweiten Lichtmuster mit zwei um 90 Grad verschiedenen Phasen. Dadurch werden die Funktionen und die vorteilhaften Effekte des vorstehend genannten Aspekts oder ähnlichem effektiver zur Verfügung gestellt.The configuration of the above aspect 5 requires only two-time imaging with the second light pattern having two phases different by 90 degrees. Thereby, the functions and the advantageous effects of the above aspect or the like are more effectively provided.

Aus der obigen Gleichung (T2) wird eine unten angegebene Gleichung (T3) abgeleitet: V₁ = Asin(θ + 90°) + B = Acosθ + B (T3) From the above equation (T2), an equation (T3) given below is derived: V ₁ = Asin (θ + 90 °) + B = Acosθ + B (T3)

Eine nachstehende Gleichung (T4) ergibt sich aus der Auflösung der obigen Gleichung (T3) nach ”cosθ”: cosθ = (V₁ – B)/A (T4) An equation (T4) below results from the resolution of the above equation (T3) after "cosθ": cosθ = (V ₁ -B) / A (T ₄ )

Eine unten angegebene Gleichung (T5) wird abgeleitet, indem die obige Gleichung (T1) nach ”sinθ” aufgelöst wird: sinθ = (V₀ – B)/A (T5) An equation (T5) given below is derived by solving the above equation (T1) for "sinθ": sin θ = (V ₀ -B) / A (T5)

Eine unten gegebene Gleichung (T7) wird abgeleitet, indem die obigen Gleichungen (T4) und (T5) in eine unten gegebene Gleichung (T6) eingesetzt werden: tanθ = sinθ/cosθ (T6) = {(V₀ – B)/A}/{(V₁ – B)/A} = (V₀ – B)/(V₁ – B) (T7) An equation (T7) given below is derived by substituting the above equations (T4) and (T5) into an equation (T6) given below: tanθ = sinθ / cosθ (T6) = {(V ₀ -B) / A} / {(V ₁ -B) / A} = (V ₀ -B) / (V ₁ -B) (T 7)

Eine unten angegebene Gleichung (T8) wird durch Lösen der obigen Gleichung (T7) in Bezug auf die Phase θ abgeleitet: θ = tan^–1{(V₀ – B)/(V₁ – B)} (T8) An equation (T8) given below is derived by solving the above equation (T7) with respect to the phase θ: θ = tan ^-1 {(V ₀ -B) / (V ₁ -B)} (T8)

Wie vorstehend gezeigt, wird die Phase θ basierend auf den bekannten Luminanzwerten V0 und V1, die mit dem zweiten Lichtmuster erlangt werden, und dem bekannten Versatz B, der mit dem ersten Lichtmuster erlangt wurde, spezifiziert.As shown above, the phase θ is specified based on the known luminance values V0 and V1 obtained with the second light pattern and the known offset B obtained with the first light pattern.

Die Konfiguration des vorstehenden Aspekts bestimmt die Phase θ gemäß der arithmetischen Gleichung unter Verwendung von ”tan^–1”. Dies ermöglicht die Messung der Höhe im Bereich von 360 Grad von –180 Grad bis 180 Grad und erweitert damit den Messbereich weiter.The configuration of the above aspect determines the phase θ according to the arithmetic equation using "tan ^-1 ". This allows the measurement of the height in the range of 360 degrees from -180 degrees to 180 degrees and thus further extends the measuring range.

Aspekt 6: In der dreidimensionalen Messapparatur, die in einem der oben genannten Aspekte 1 bis 5 beschrieben ist, kann das Messobjekt eine Lotpaste sein, die auf einer gedruckten Leiterplatte gedruckt ist, und kann eine Lötstelle sein, die auf einem Wafersubstrat gebildet ist.Aspect 6: In the three-dimensional measuring apparatus described in any of the above-mentioned aspects 1 to 5, the measuring object may be a solder paste printed on a printed circuit board and may be a soldering spot formed on a wafer substrate.

Die Konfiguration des vorstehenden Aspekts 5 kann die Messung der Höhe oder dergleichen der auf der Leiterplatte gedruckten Lotpaste oder der auf dem Wafersubstrat gebildeten Lotperle durchführen. Bei der Prüfung der Lotpaste bzw. der Lotperle kann diese Konfiguration somit anhand des Messwertes feststellen, ob die Lotpaste bzw. die Lotperle gut oder schlecht ist. Bei einer solchen Prüfung werden die Funktionen und die vorteilhaften Auswirkungen jedes der vorstehend beschriebenen Aspekte bereitgestellt. Dies gewährleistet eine Gut-/Schlecht-Bestimmung mit der hohen Genauigkeit. Dadurch wird die Prüfgenauigkeit einer Lötdruckprüfvorrichtung oder einer Lötstellenprüfvorrichtung verbessert.The configuration of the above aspect 5 may perform the measurement of the height or the like of the solder paste printed on the circuit board or the solder ball formed on the wafer substrate. During the testing of the solder paste or the solder ball, this configuration can thus determine from the measured value whether the solder paste or the solder ball is good or bad. In such a test, the functions and provides the beneficial effects of each of the aspects described above. This ensures a good / bad determination with the high accuracy. As a result, the inspection accuracy of a Lötdruckprüfvorrichtung or a Lötstellenprüfvorrichtung is improved.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das eine Leiterplattenprüfvorrichtung schematisch veranschaulicht; FIG. 12 is a schematic configuration diagram schematically illustrating a board testing apparatus; FIG.

ist ein Blockschaltbild, das die elektrische Konfiguration der Leiterplattenprüfvorrichtung veranschaulicht; Fig. 12 is a block diagram illustrating the electrical configuration of the board testing apparatus;

ist ein Diagramm, das die Auflösungen der jeweiligen Lichtmuster und dergleichen zeigt; Fig. 15 is a diagram showing the resolutions of the respective light patterns and the like;

und sind Diagramme, die Datenfelder erlangter Höhenmesswerte veranschaulichen; and are diagrams illustrating data fields of obtained height measurements;

ist ein Diagramm, das ein Datenfeld aus kombinierten ersten Höhenmesswerten und zweiten Höhenmesswerten veranschaulicht; Figure 12 is a diagram illustrating a data field of combined first altitude readings and second altitude readings;

ist ein Diagramm, das ein konkretes Beispiel für eine Datenersatzverarbeitung zeigt; Fig. 16 is a diagram showing a concrete example of data replacement processing;

ist ein Diagramm, das ein konkretes Beispiel für eine Korrekturverarbeitung veranschaulicht; Fig. 15 is a diagram illustrating a concrete example of correction processing;

ist ein Diagramm, das ein konkretes Beispiel für eine Interpolationsverarbeitung veranschaulicht; Fig. 15 is a diagram illustrating a concrete example of interpolation processing;

ist ein Diagramm, das Genauigkeiten jeweiliger Höhendaten in Relation zu wahren Werten veranschaulicht; Fig. 10 is a diagram illustrating accuracies of respective height data in relation to true values;

ist ein Diagramm, das ein Datenfeld von kombinierten ersten bis vierten Höhenmesswerten gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht; FIG. 15 is a diagram illustrating a data field of combined first through fourth height measurements according to a second embodiment; FIG.

ist ein Diagramm, das ein konkretes Beispiel der Datenersatzverarbeitung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht; FIG. 15 is a diagram illustrating a concrete example of the data replacement processing according to the second embodiment; FIG.

ist ein Diagramm, das ein konkretes Beispiel für die Korrekturverarbeitung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht; FIG. 15 is a diagram illustrating a concrete example of the correction processing according to the second embodiment; FIG.

ist ein Diagramm, das Genauigkeiten jeweiliger Höhendaten in Bezug auf wahre Werte gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht; und Fig. 15 is a diagram illustrating accuracies of respective height data with respect to true values according to the second embodiment; and

ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Pixel als Messobjekt und Verstärkungen und Versätzen veranschaulicht, die zur Bestimmung eines Messwertes gemäß einer weiteren Ausführungsform verwendet werden. FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between a pixel as a measurement object and gains and offsets used to determine a measurement value according to another embodiment. FIG.

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

(Erste Ausführungsform)First Embodiment

Im Folgenden wird eine Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das schematisch eine Leiterplattenprüfvorrichtung 1 darstellt, die mit einem 3D-Messgerät gemäß dieser Ausführungsform ausgestattet ist. Wie in dieser Zeichnung gezeigt ist, beinhaltet die Leiterplattenprüfvorrichtung 1 einen Montagetisch 3, auf dem eine Leiterplatte 2 mit darauf gedruckter Lötpaste als Messobjekt angeordnet ist, eine Beleuchtungseinrichtung 4, die als der Bestrahler bereitgestellt wird, der konfiguriert ist, um eine Oberfläche der Leiterplatte 2 mit einem vorgegebenen Lichtmuster zu bestrahlen, das schräg nach unten emittiert wird, eine Kamera 5, die als Bildgebungseinheit vorgesehen ist, die so konfiguriert ist, dass sie ein Bild eines bestrahlten Abschnitts auf der Leiterplatte 2 aufnimmt, der mit dem Lichtmuster bestrahlt wird, und eine Steuereinrichtung 6, die konfiguriert ist, um unterschiedliche Steuerungen, Bildverarbeitung, arithmetische Verarbeitung in der Leiterplattenprüfvorrichtung auszuführen.Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a schematic configuration diagram schematically illustrating a board testing apparatus. FIG 1 which is equipped with a 3D measuring apparatus according to this embodiment. As shown in this drawing, the board testing apparatus includes 1 a mounting table 3 on which a circuit board 2 with solder paste printed thereon as the measurement object, a lighting device 4 provided as the radiator configured to a surface of the circuit board 2 to irradiate with a predetermined pattern of light emitted obliquely downwards, a camera 5 provided as an imaging unit configured to form an image of an irradiated portion on the circuit board 2 receives, which is irradiated with the light pattern, and a control device 6 configured to perform various controls, image processing, arithmetic processing in the board testing apparatus.

Motoren 15 und 16 sind als Verschiebeeinheit auf dem Montagetisch 3 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 6 (Motorkontroller 23) treibt diese Motoren 15 und 16 an und steuert sie, um die auf dem Montagetisch 3 montierte Leiterplatte 2 in beliebiger Richtung (in X- und Y-Achsrichtung) zu schieben. Engines 15 and 16 are as a displacement unit on the assembly table 3 intended. The control device 6 (Motor controller 23 ) drives these engines 15 and 16 and controls them on the assembly table 3 mounted circuit board 2 in any direction (in the X and Y axis direction).

Die Beleuchtungseinrichtung 4 beinhaltet eine Lichtquelle 4a, die so konfiguriert ist, dass sie ein vorgegebenes Licht emittiert, und Flüssigkristallraster 4b, die so konfiguriert sind, dass sie das von der Lichtquelle 4a emittierte Licht in ein Lichtmuster umwandeln, das eine Lichtintensitätsverteilung mit einer sinusförmigen Wellenform (Streifenmuster) aufweist. Die Beleuchtungseinrichtung 4 ist dementsprechend so konfiguriert, dass sie die Leiterplatte 2 mit einem Streifenlichtmuster bestrahlt, das schräg nach unten abgestrahlt wird und seine Phase in eine Vielzahl unterschiedlicher Phasen ändert.The lighting device 4 includes a light source 4a configured to emit a predetermined light and liquid crystal grids 4b that are configured to match that of the light source 4a converted light into a light pattern having a light intensity distribution with a sinusoidal waveform (stripe pattern). The lighting device 4 is accordingly configured to be the circuit board 2 irradiated with a stripe light pattern which is emitted obliquely downward and changes its phase into a plurality of different phases.

Insbesondere wird das von der Lichtquelle 4a emittierte Licht in ein Paar von Kondensorlinsen durch Lichtleiter eingeführt, um in parallele Lichtstrahlen umgewandelt zu werden. Die parallelen Lichtstrahlen werden über die Flüssigkristallraster 4b einer Projektionslinse zugeführt. Anschließend wird die Leiterplatte 2 mit dem von der Projektionslinse emittierten, Streifenlichtmuster bestrahlt.In particular, that is from the light source 4a emitted light is introduced into a pair of condenser lenses through optical fibers to be converted into parallel light beams. The parallel light rays are transmitted through the liquid crystal grid 4b fed to a projection lens. Subsequently, the circuit board 2 irradiated with the emitted from the projection lens, stripe light pattern.

Gemäß dieser Ausführungsform ist das Lichtmuster eingestellt, um entlang der X-Achse und parallel zu einem Seitenpaar der Leiterplatte 2 in rechteckiger Form emittiert zu werden. Dementsprechend wird das Lichtmuster so emittiert, dass die Streifen des Lichtmusters senkrecht zur X-Achsenrichtung und parallel zur Y-Achsenrichtung verlaufen.According to this embodiment, the light pattern is set to be along the X-axis and parallel to a pair of sides of the printed circuit board 2 to be emitted in rectangular form. Accordingly, the light pattern is emitted so that the stripes of the light pattern are perpendicular to the X-axis direction and parallel to the Y-axis direction.

Die Flüssigkristallraster 4b beinhalten eine Flüssigkristallschicht, die zwischen einem Paar transparenter Substrate gebildet ist, eine gemeinsame Elektrode, die auf einem der transparenten Substrate platziert ist, und eine Vielzahl von Streifenelektroden, die parallel auf dem anderen transparenten Substrat angeordnet sind, um der gemeinsamen Elektrode gegenüberzuliegen. Schaltelemente (z. B. Dünnschichttransistoren), die jeweils mit den jeweiligen Streifenelektroden verbunden sind, werden durch eine Antriebsschaltung ein- und ausgeschaltet, um eine Spannung zu regeln, die an jede der Streifenelektroden anzulegen ist. Dies ändert die Lichtdurchlässigkeit jeder Rasterlinie entsprechend jeder Streifenelektrode, so dass ein streifenartiges Rastermuster gebildet wird, das aus ”hellen Teilen” mit hoher Lichtdurchlässigkeit und ”dunklen Teilen” mit geringer Lichtdurchlässigkeit besteht. Das zur Bestrahlung der Leiterplatte 2 mittels des Flüssigkristallrasters 4b emittierte Licht liefert ein Lichtmuster mit einer Lichtintensitätsverteilung in sinusförmiger Wellenform, die z. B. auf Unschärfe durch Beugung zurückzuführen ist.The liquid crystal grid 4b Include a liquid crystal layer formed between a pair of transparent substrates, a common electrode placed on one of the transparent substrates, and a plurality of strip electrodes arranged in parallel on the other transparent substrate to face the common electrode. Switching elements (eg, thin film transistors) respectively connected to the respective strip electrodes are turned on and off by a drive circuit to regulate a voltage to be applied to each of the strip electrodes. This changes the light transmittance of each raster line corresponding to each stripe electrode to form a stripe-like raster pattern consisting of "bright parts" with high light transmittance and "dark parts" with low light transmittance. This for irradiation of the circuit board 2 by means of the liquid crystal grid 4b emitted light provides a light pattern with a light intensity distribution in sinusoidal waveform, the z. B. is due to blurring by diffraction.

Die Beleuchtungseinrichtung 4 ist so konfiguriert, dass sie ein zu emittierendes Lichtmuster unter einer Vielzahl von Lichtmustern mit unterschiedlichen Perioden (unterschiedliche Streifenabstände) umschaltet. Gemäß dieser Ausführungsform schaltet die Beleuchtungseinrichtung 4 ein zu emittierendes Lichtmuster zwischen zwei Lichtmustern um, d. h. einem ersten Lichtmuster mit einer Periode von 10 μm (Höhenauflösung von 2 μm) und einem zweiten Lichtmuster mit einer doppelten Periode von 20 μm (Höhenauflösung von 4 μm). In dieser Ausführungsform entspricht ”10 μm” der ”ersten Periode” und ”20 μm” der ”zweiten Periode”.The lighting device 4 is configured to switch a light pattern to be emitted among a plurality of light patterns having different periods (different stripe pitches). According to this embodiment, the lighting device switches 4 a light pattern to be emitted between two light patterns, ie a first light pattern with a period of 10 μm (height resolution of 2 μm) and a second light pattern with a double period of 20 μm (height resolution of 4 μm). In this embodiment, "10 μm" corresponds to the "first period" and "20 μm" of the "second period".

Genauer gesagt kann das erste Lichtmuster mit der Periode von 10 μm emittiert werden, indem die Flüssigkristallraster 4b gesteuert werden, um z. B. ein Lichtmuster in einer sinusförmigen Wellenform mit einer Breite von vier Rasterlinien (zwei Rasterlinien von ”hellen Abschnitten” und zwei Rasterlinien von ”dunklen Abschnitten”) als eine Periode zu erzeugen.More specifically, the first light pattern having the period of 10 μm can be emitted by the liquid crystal grids 4b be controlled to z. For example, to generate a light pattern in a sinusoidal waveform having a width of four raster lines (two raster lines of "bright sections" and two raster lines of "dark sections") as a period.

Das zweite Lichtmuster mit der Periode von 20 μm kann dagegen emittiert werden, indem ein Lichtmuster in einer sinusförmigen Wellenform mit einer Breite von acht Rasterlinien (vier Rasterlinien von ”hellen Abschnitten” und vier Rasterlinien von ”dunklen Abschnitten”) als eine Periode erzeugt wird.On the other hand, the second light pattern with the period of 20 μm can be emitted by generating a light pattern in a sinusoidal waveform having a width of eight raster lines (four raster lines of "bright sections" and four raster lines of "dark sections") as one period.

Wie in dargestellt ist, kann mit dem ersten Lichtmuster die Höhe in einem Bereich von 0 μm bis 10 μm (10 μm entspricht 0 μm in einem höheren Streifenrang) alle ”2 (μm)” mit einer Genauigkeit in einem Fehlerbereich von ±1 (μm) gemessen werden, z. B. ”0 ± 1 (μm)”, ”2 ± 1 (μm)” und ”4 ± 1 (μm)”. Das zweite Lichtmuster kann dagegen verwendet werden, um die Höhe in einem Bereich von 0 μm bis 20 μm alle ”4 (μm)” mit einer Genauigkeit in einem Fehlerbereich von ±2 (μm) zu messen, z. B. ”0 ± 2 (μm)”, ”4 ± 2 (μm)” und ”8 ± 2 (μm)”.As in is shown, with the first light pattern, the height in a range of 0 .mu.m to 10 .mu.m (10 .mu.m corresponds to 0 .mu.m in a higher stripe rank) is measured every "2 (.mu.m)" with an accuracy in an error range of ± 1 (.mu.m) be, for. "0 ± 1 (μm)", "2 ± 1 (μm)" and "4 ± 1 (μm)". On the other hand, the second light pattern can be used to measure the height in a range of 0 μm to 20 μm every "4 (μm)" with an accuracy in an error range of ± 2 (μm), e.g. "0 ± 2 (μm)", "4 ± 2 (μm)" and "8 ± 2 (μm)".

Die Kamera 5 beinhaltet beispielsweise Linsen und Bildgebungselemente. Die hier verwendeten Bildgebungselemente sind CMOS-Sensoren. Die verwendeten Bildgebungselemente sind jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt und können beispielsweise CCD-Sensoren sein. Die Kamera 5 dieser Ausführungsform kann beispielsweise ein Bild mit einer Auflösung von 512 Pixeln in der X-Richtung und 480 Pixeln in der Y-Richtung erzeugen. Die horizontale Auflösung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.The camera 5 includes, for example, lenses and imaging elements. The imaging elements used here are CMOS sensors. However, the imaging elements used are not limited to this embodiment and may be, for example, CCD sensors. The camera 5 this For example, the embodiment may generate an image having a resolution of 512 pixels in the X direction and 480 pixels in the Y direction. However, the horizontal resolution is not limited to this embodiment.

Die von der Kamera 5 aufgenommenen Bilddateien werden in ein digitales Signal innerhalb der Kamera 5 umgewandelt und in Form eines digitalen Signals in die Steuereinrichtung 6 (Bilddateienspeichereinheit 24) eingegeben. Die Steuereinrichtung 6 führt dann beispielsweise eine später beschriebene Bildverarbeitung und eine später beschriebene Prüfverarbeitung auf Basis der eingegebenen Bilddateien durch. In diesem Sinne realisiert die Steuereinrichtung 6 die Bildverarbeitungseinheit.The from the camera 5 Captured image files become a digital signal within the camera 5 converted and in the form of a digital signal in the controller 6 (Image files storage unit 24 ). The control device 6 then performs, for example, an image processing described later and a later-described check processing based on the input image files. In this sense, the control device realized 6 the image processing unit.

Im Folgenden wird die elektrische Konfiguration der Steuereinrichtung 6 beschrieben. Wie in dargestellt, beinhaltet die Steuereinrichtung 6 einen Kamerakontroller 21, der zur Steuerung der Bildgebungszeitgebung der Kamera 5 konfiguriert ist, einen Beleuchtungskontroller 22, der zur Steuerung der Beleuchtungseinrichtung 4 konfiguriert ist, einen Motorkontroller 23, der zur Steuerung der Motoren 15 und 16 konfiguriert ist, eine Bilddateienspeichereinheit 24, die zur Speicherung von Bilddateien (Luminanzdateien) konfiguriert ist, die von der Kamera 5 aufgenommen wurden, eine Verstärkung-Versatz-Speichereinheit 25, die zur Speicherung der Werte einer Verstärkung A und eines Versatzes B konfiguriert ist, die auf Basis der Bilddateien berechnet wurden, wie später beschrieben wird, eine 3D-Messeinheit 26, die konfiguriert ist, um dreidimensionale Messung basierend auf mindestens den Bilddateien auszuführen, eine Messwertspeichereinheit 27, die konfiguriert ist, um Messergebnisse der 3D-Messeinheit 26 zu speichern, eine Höhendatenerlangungseinheit 28, die konfiguriert ist, um wahre Höhendaten (absolute Höhendaten) basierend auf den Messwerten, die in der Messwertspeichereinheit 27 gespeichert sind, zu erlangen, und eine Bestimmungseinheit 30, die konfiguriert ist, den Druckzustand von Lotpaste 4 basierend auf den Höhendaten zu prüfen, die durch die Höhendatenerlangungseinheit 28 erlangt werden. Der für die Steuerung der Beleuchtungseinrichtung 4 (Flüssigkristallraster 4b) konfigurierte Beleuchtungscontroller 22 implementiert den Phasenkontroller gemäß dieser Ausführungsform.The following is the electrical configuration of the controller 6 described. As in illustrated, includes the controller 6 a camera controller 21 which controls the imaging timing of the camera 5 is configured, a lighting controller 22 for controlling the lighting device 4 is configured, a motor controller 23 , which controls the engines 15 and 16 is configured, an image file storage unit 24 , which is configured to store image files (luminance files) from the camera 5 a gain-offset storage unit 25 which is configured to store the values of a gain A and an offset B calculated on the basis of the image files, as described later, a 3D measurement unit 26 configured to perform three-dimensional measurement based on at least the image files, a measurement storage unit 27 , which is configured to receive measurement results of the 3D measurement unit 26 to store a height data acquisition unit 28 configured to obtain true altitude data (absolute altitude data) based on the measurements taken in the measurement memory unit 27 are obtained, and a determination unit 30 , which is configured to print state of solder paste 4 based on the height data to be checked by the altitude data acquisition unit 28 be obtained. The for the control of the lighting device 4 (Liquid crystal screen 4b ) configured lighting controllers 22 implements the phase controller according to this embodiment.

Obwohl nicht speziell illustriert, beinhaltet die Leiterplattenprüfvorrichtung 1 beispielsweise eine Eingabeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie beispielsweise eine Tastatur und ein Berührungsfeld beinhaltet, eine Anzeigeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Bildschirm wie eine Kathodenstrahlröhre oder Flüssigkristallbildschirm beinhaltet, eine Speichereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie beispielsweise Prüfergebnisse speichert, und eine Ausgabeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie beispielsweise die Prüfergebnisse an eine Lötdruckmaschine ausgibt.Although not specifically illustrated, the circuit board tester includes 1 For example, an input unit configured to include, for example, a keyboard and a touch panel, a display unit configured to include a screen such as a CRT or liquid crystal panel, a storage unit configured to acquire, for example, test results stores, and an output unit which is configured to output, for example, the test results to a soldering machine.

Im Folgenden wird ein Prüfverfahren für die Leiterplatte 2 durch die Leiterplattenprüfvorrichtung 1 mit Bezug auf eine für jeden Prüfbereich durchgeführte Prüfroutine beschrieben. Diese Prüfroutine wird von der Steuereinrichtung 6 durchgeführt.The following is a test procedure for the printed circuit board 2 through the circuit board tester 1 with reference to a test routine performed for each test area. This check routine is performed by the controller 6 carried out.

Die Steuereinrichtung 6 (Motorkontroller 23) treibt erstes die Motoren 15 und 16 an und steuert diese, um die Leiterplatte 2 zu bewegen und das Sichtfeld der Kamera 5 auf eine erste Position in einem vorgegebenen Prüfbereich auf der Leiterplatte 2 einzustellen. Der Prüfbereich bezeichnet jeden von Teilbereichen, die durch die vorherige Unterteilung der Oberfläche der Leiterplatte 2 als Größe des Sichtfeldes der Kamera 5 als eine Einheit vorgesehen sind.The control device 6 (Motor controller 23 ) first drives the engines 15 and 16 and controls this to the circuit board 2 to move and the field of view of the camera 5 to a first position in a given test area on the circuit board 2 adjust. The test area designates each of partial areas created by the prior subdivision of the surface of the printed circuit board 2 as the size of the field of view of the camera 5 are provided as a unit.

Die Steuereinrichtung 6 (Beleuchtungskontroller 22) steuert anschließend Umschalten der Flüssigkristallraster 4b der Beleuchtungseinrichtung 4, um die Konfiguration der von den Flüssigkristallrastern 4b gebildeten Raster entsprechend der Periode (Streifenabstand) des ersten Lichtmusters einzustellen und die Position der Raster auf eine vorgegebene Referenzposition (Phase ”0 Grad”) einzustellen.The control device 6 (Lighting controller 22 ) then controls switching of the liquid crystal grid 4b the lighting device 4 to the configuration of the liquid crystal grids 4b Set the raster formed according to the period (stripe pitch) of the first light pattern and set the position of the grid to a predetermined reference position (phase "0 degrees").

Nach Abschluss der Umschaltung und Einstellung der Flüssigkristallraster 4b löst die Steuereinrichtung 6 (Beleuchtungskontroller 22) Lichtemission der Lichtquelle 4a der Beleuchtungseinrichtung 4 aus, um die Bestrahlung mit dem ersten Lichtmuster zu starten, und verschiebt die Phase des ersten Lichtmusters um jeweils 90 Grad auf vier verschiedene Phasen (Phase ”0 Grad”, Phase ”90 Grad”, Phase ”180 Grad” und Phase ”270 Grad”).After completion of the switching and adjustment of the liquid crystal grid 4b triggers the control device 6 (Lighting controller 22 ) Light emission of the light source 4a the lighting device 4 to start irradiation with the first light pattern, and shifts the phase of the first light pattern by 90 degrees to four different phases (phase "0 degrees", phase "90 degrees", phase "180 degrees" and phase "270 degrees ").

Die Steuereinrichtung 6 (Kamerakontroller 21) treibt die Kamera 5 an und steuert diese zur Aufnahme eines mit dem ersten Lichtmuster bestrahlten Prüfbereichabschnitts (erste Position) jedes Mal, wenn die Phase des ersten Lichtmusters sequentiell verschoben wird. Die Steuereinrichtung 6 erlangt dementsprechend vier Bilddateien, die mit dem ersten um jeweils 90 Grad phasenverschobenen Lichtmuster bezogen auf die erste Position im vorgegebenen Prüfbereich aufgenommen wurden. Die von der Kamera 5 aufgenommenen Bilddateien werden an die Bilddateienspeichereinheit 24 übertragen und dort gespeichert.The control device 6 (Camera controller 21 ) drives the camera 5 and controls them to receive a test area portion (first position) irradiated with the first light pattern each time the phase of the first light pattern is sequentially shifted. The control device 6 Accordingly, it acquires four image files which have been recorded with the first light pattern phase-shifted by 90 degrees with respect to the first position in the predetermined test area. The from the camera 5 recorded image files are sent to the image file storage unit 24 transferred and stored there.

Die Steuereinrichtung 6 (3D-Messeinheit 26) berechnet dann aus den obigen vier Bilddateien (Luminanzwerte) nach dem Phasenverschiebungsverfahren eine Phase θ₁ des ersten Lichtmusters bezüglich jedes Pixels. The control device 6 (3D measuring unit 26 Then, from the above four image files (luminance values) according to the phase shifting method, a phase θ _{1 of} the first light pattern with respect to each pixel is calculated.

Die Luminanzwerte V₁₀, V₁₁, V₁₂ und V₁₃ der obigen vier Bilddateien in Bezug auf jedes Pixel werden durch die unten angegebenen Gleichungen (H1), (H2), (H3) und (H4) ausgedrückt:The luminance values V ₁₀ , V ₁₁ , V ₁₂ and V _{13 of} the above four image files with respect to each pixel are expressed by the equations (H1), (H2), (H3) and (H4) given below:

[Formel 1][Formula 1]

V₁₀ = Asinθ₁ + B (H1) V₁₁ = Asin(θ₁ + 90°) + B = Acosθ₁ + B (H2) V₁₂ = Asin(θ₁ + 180°) + B = –Asinθ₁ + B (H3) V₁₃ = Asin(θ₁ + 270°) + B = –Acosθ₁ + B (H4), wobei A eine Verstärkung und B einen Versatz bezeichnet. V ₁₀ = Asin θ ₁ + B (H ₁ ) V ₁₁ = Asin (θ ₁ + 90 °) + B = Acosθ ₁ + B (H2) V ₁₂ = Asin (θ ₁ + 180 °) + B = -Asin θ ₁ + B (H ₃ ) V ₁₃ = Asin (θ ₁ + 270 °) + B = -Acosθ ₁ + B (H ₄ ), where A is a gain and B is an offset.

Eine unten angegebene Gleichung (H5) wird abgeleitet, indem die obigen Gleichungen (H1), (H2), (H3) und (H4) in Bezug auf die Phase θ₁ aufgelöst werden:An equation (H5) given below is derived by solving the above equations (H1), (H2), (H3), and (H4) with respect to the phase θ ₁ :

[Formel 2][Formula 2]

θ₁ = tan^–1{(V₁₀ – V₁₂)/(V₁₁ – V₁₃)} (H5)θ ₁ = tan ^-1 {(V ₁₀ -V ₁₂ ) / (V ₁₁ -V ₁₃ )} (H5)

Die Steuereinrichtung 6 berechnet anschließend für jedes Pixel einen ersten Höhenmesswert (erster Messwert) mit der wie vorstehend beschrieben berechneten Phase θ₁ nach dem Triangulationsprinzip und speichert den berechneten ersten Höhenmesswert in der Messwertspeichereinheit 27. Mit dieser Reihe von Verarbeitungsfunktionen wird die erste Messwerterlangungseinheit gemäß dieser Ausführungsform realisiert.The control device 6 then calculates for each pixel a first height measurement value (first measurement value) with the phase θ ₁ calculated according to the triangulation principle as described above and stores the calculated first height measurement value in the measurement value storage unit 27 , With this series of processing functions, the first detection unit according to this embodiment is realized.

Die Steuereinrichtung 6 spezifiziert dann für jedes Pixel eine Verstärkung A und einen Versatz B aus den vier Bilddateien, die an der ersten Position mit dem ersten Lichtmuster aufgenommen wurden. Diese Verarbeitungsfunktion implementiert die Verstärkung-Versatz-Erlangungseinheit gemäß dieser Ausführungsform. Die Berechnung der Verstärkung A und des Versatzes B erfolgt parallel zu der vorstehend beschriebenen Berechnung des ersten Höhenmesswertes nach Erfassung der vier Bilddateien wie vorstehend beschrieben.The control device 6 then specifies for each pixel a gain A and an offset B from the four image files taken at the first position with the first light pattern. This processing function implements the gain-offset acquisition unit according to this embodiment. The calculation of the gain A and the offset B is performed in parallel to the above-described calculation of the first height measurement value after detection of the four image files as described above.

Im Folgenden wird ein detailliertes Verfahren zur Berechnung der Verstärkung A und des Versatzes B beschrieben. Die Beziehungen der Luminanzwerte V₁₀, V₁₁, V₁₂ und V₁₃ der vier Bilddateien bezüglich jedes Pixels zur Verstärkung A und zum Versatz B werden durch die obigen Gleichungen (H1) bis (H4) ausgedrückt.Hereinafter, a detailed method for calculating the gain A and the offset B will be described. The relationships of the luminance values V ₁₀ , V ₁₁ , V ₁₂ and V _{13 of} the four image files with respect to each pixel for gain A and offset B are expressed by the above equations (H1) to (H4).

Eine unten angegebene Gleichung (H6) wird abgeleitet, indem man die Luminanzwerte V₁₀, V₁₁, V₁₂ und V₁₃ der vier Bilddateien aufsummiert und die obigen Gleichungen (H1) bis (H4) wie nachfolgend in [Formel 3] gezeigt auflöst:An equation (H6) given below is derived by summing up the luminance values V ₁₀ , V ₁₁ , V ₁₂ and V _{13 of} the four image files and resolving the above equations (H1) to (H4) as shown in [Formula 3] below:

[Formel 3][Formula 3]

V₁₀ + V₁₁ + V₁₂ + V₁₃ = (Asinθ₁ + B) + (Acosθ₁ + B) + (–Asinθ₁ + B) + (–Acosθ₁ + B) = 4B B = (V₁₀ + V₁₁ + V₁₂ + V₁₃)/4 (H6)V ₁₀ + V ₁₁ + V ₁₂ + V ₁₃ = (Asinθ ₁ + B) + (Acosθ ₁ + B) + (-Asinθ ₁ + B) + (-Acosθ ₁ + B) = 4B B = (V ₁₀ + V ₁₁ + V ₁₂ + V ₁₃ ) / 4 (H6)

Aus den obigen Gleichungen (H1) und (H3) wird eine unten angegebene Gleichung (H7) abgeleitet:From the above equations (H1) and (H3), an equation (H7) given below is derived:

[Formel 4][Formula 4]

sinθ₁ = (V₁₀ – V₁₂)/2A (H7), da gilt V₁₀ – V₁₂ = 2Asinθ₂. sin θ ₁ = (V ₁₀ -V ₁₂ ) / 2A (H7), since V ₁₀ - V ₁₂ = ₂ Asinθ ₂ .

Aus den obigen Gleichungen (H2) und (H4) wird ebenfalls eine Gleichung (H8) abgeleitet: From the above equations (H2) and (H4), an equation (H8) is also derived:

[Formel 5][Formula 5]

cosθ₁ = (V₁₁ – V₁₃)/2A (H8), da gilt V₁₁ – V₁₃ = 2Acosθ₁. cosθ ₁ = (V ₁₁ -V ₁₃ ) / 2A (H8), since V ₁₁ - V ₁₃ = 2A cos θ ₁ .

Eine unten gegebene Gleichung (H10) wird abgeleitet, indem die obigen Gleichungen (H7) und (H8) in eine unten gegebene Gleichung (H9) eingesetzt werden und die Gleichung (H9) wie in der nachfolgenden [Formel 6] gezeigt aufgelöst wird: [Formel 6]

, wobei A > 0.An equation (H10) given below is derived by substituting the above equations (H7) and (H8) into an equation (H9) given below, and solving the equation (H9) as shown in the following [Formula 6]: Formula 6]

where A> 0.

Die in Bezug auf die jeweiligen Pixel berechneten Verstärkung A und Versatz B werden im Verstärkung-Versatz-Speicher 25 gespeichert.The gain A and offset B calculated with respect to the respective pixels become the gain-offset memory 25 saved.

Nach Beendigung einer Serie von Bildgebungsverarbeitungen unter Verwendung des obigen ersten Lichtmusters oder genauer gesagt während der Verarbeitung zum Berechnen des ersten Höhenmesswertes und der vorstehend beschriebenen Verarbeitung zum Berechnen der Verstärkung A und des Versatzes B treibt die Steuereinrichtung 6 (Motorkontroller 23) die Motoren 15 und 16 an und steuert diese, um die Leiterplatte 2 von der obigen ersten Position schräg um den Abstand eines halben Pixels zu bewegen und das Sichtfeld der Kamera 5 auf eine zweite Position im vorgegebenen Prüfbereich einzustellen. Jedes Pixel gemäß dieser Ausführungsform hat eine quadratische Form mit parallelen Seiten sowohl in der X-Achsen-Richtung als auch in der Y-Achsen-Richtung. Dementsprechend bedeutet eine schräge Bewegung um den Abstand eines halben Pixels, dass man sich in einer diagonalen Richtung eines Pixels um den halben Abstand einer diagonalen Linie bewegt.After completion of a series of imaging processes using the above first light pattern, or more specifically, during the processing for calculating the first height measurement and the above-described processing for calculating the gain A and the offset B, the controller drives 6 (Motor controller 23 ) the motors 15 and 16 and controls this to the circuit board 2 from the above first position obliquely to move the distance of half a pixel and the field of view of the camera 5 to set to a second position in the specified test area. Each pixel according to this embodiment has a square shape with parallel sides in both the X-axis direction and the Y-axis direction. Accordingly, an oblique movement about the pitch of a half pixel means moving in a diagonal direction of a pixel by half the distance of a diagonal line.

Gleichzeitig steuert die Steuereinrichtung 6 (Beleuchtungskontroller 22) Umschalten der Flüssigkristallraster 4b der Beleuchtungseinrichtung 4, um die Konfiguration der von den Flüssigkristallrastern 4b gebildeten Raster entsprechend der Periode (Streifenabstand) des zweiten Lichtmusters einzustellen und die Position der Raster auf eine vorgegebene Referenzposition (Phase ”0 Grad”) einzustellen.At the same time the control device controls 6 (Lighting controller 22 ) Switching the liquid crystal grid 4b the lighting device 4 to the configuration of the liquid crystal grids 4b Set the raster formed according to the period (strip pitch) of the second light pattern and set the position of the raster to a predetermined reference position (phase "0 degrees").

Nach Abschluss der Positionierung der Leiterplatte 2 und der Umschaltung und Einstellung der Beleuchtungseinrichtung 4 startet die Steuereinrichtung 6 mit dem zweiten Lichtmuster eine Bildgebungsverarbeitung.After completing the positioning of the circuit board 2 and the switching and adjustment of the lighting device 4 starts the controller 6 with the second light pattern, an imaging processing.

Konkret löst die Steuereinrichtung 6 die Lichtemission von der Lichtquelle 4a der Beleuchtungseinrichtung 4 mittels des Beleuchtungskontrollers 22 aus, um die Bestrahlung mit dem zweiten Lichtmuster zu starten, während die Kamera 5 mittels des Kamerakontrollers 21 angetrieben und gesteuert wird, um ein Bild eines mit dem zweiten Lichtmuster bestrahlten Prüfbereichabschnitts (zweite Position) aufzunehmen. Die von der Kamera 5 aufgenommenen Bilddateien werden an die Bilddateienspeichereinheit 24 übertragen und dort gespeichert.Specifically, the control device triggers 6 the light emission from the light source 4a the lighting device 4 by means of the lighting controller 22 off to start the irradiation with the second light pattern while the camera 5 by means of the camera controller 21 is driven and controlled to take an image of a second light pattern irradiated Prüfbereichabschnitts (second position). The from the camera 5 recorded image files are sent to the image file storage unit 24 transferred and stored there.

Die Bildgebungsverarbeitung mit dem zweiten Lichtmuster gemäß dieser Ausführungsform wird nur einmal mit dem zweiten Lichtmuster mit der Phase ”0 Grad” durchgeführt. Gemäß dieser Ausführungsform erlangt man nur eine Bilddatei, die mit dem zweiten Lichtmuster mit der Phase ”0 Grad” aufgenommen wurde, bezogen auf die zweite Position im vorgegebenen Prüfbereich.The second light pattern imaging processing according to this embodiment is performed only once with the second light pattern having the "0 degree" phase. According to this embodiment, only one image file acquired with the second light pattern having the "0 degree" phase with respect to the second position in the predetermined inspection area is obtained.

Die Steuereinrichtung 6 (3D-Messeinheit 26) berechnet dann eine Phase θ₂ des zweiten Lichtmusters bezüglich jedes Pixels, basierend auf der einen Bilddatei (Luminanzwerte), die mit dem zweiten Lichtmuster an der zweiten Position aufgenommen wurde, und den Werten der Verstärkung A und des Versatzes B, die in der Verstärkung-Versatz-Speichereinheit 25 gespeichert sind. The control device 6 (3D measuring unit 26 ) then calculates a phase θ _{2 of} the second light pattern with respect to each pixel based on the one image file (luminance values) taken with the second light pattern at the second position and the values of the gain A and the offset B in the gain offsets in storage unit 25 are stored.

Ein Luminanzwert V20 der oben genannten einen Bilddatei in Bezug auf jedes Pixel wird durch eine unten angegebene Gleichung (H11) ausgedrückt:A luminance value V20 of the above one image file with respect to each pixel is expressed by an equation (H11) given below:

[Formel 7][Formula 7]

V₂₀ = Asinθ₂ + B (H11)V ₂₀ = Asin θ ₂ + B (H11)

Eine unten angegebene Gleichung (H12) wird durch Auflösen der obigen Gleichung (H11) nach Phase θ₂ abgeleitet:An equation (H12) given below is derived by solving the above equation (H11) for phase θ ₂ :

[Formel 8][Formula 8]

sinθ₂ = (V₂₀ – B)/A θ₂ = sin^–1{(V₂₀ – B)/A} (H12)sin θ ₂ = (V ₂₀ -B) / A θ ₂ = sin ^-1 {(V ₂₀ -B) / A} (H 12)

Gemäß dieser Ausführungsform werden die Werte der Verstärkung A und des Versatzes B, die hier verwendet werden, an einer identischen Position der Koordinaten (identisches Pixel) des Bildgebungselements erlangt.According to this embodiment, the values of the gain A and the displacement B used herein are obtained at an identical position of the coordinates (identical pixel) of the imaging element.

Die Steuereinrichtung 6 errechnet anschließend für jedes Pixel einen zweiten Höhenmesswert (zweiter Messwert) mit Hilfe der wie vorstehend beschrieben berechneten Phase θ₂ nach dem Triangulationsprinzip und speichert den berechneten zweiten Höhenmesswert in der Messwertspeichereinheit 27. Diese Reihe von Verarbeitungsfunktionen implementiert die zweite Messwerterlangungseinheit gemäß dieser Ausführungsform.The control device 6 then calculates a second height measurement value (second measurement value) for each pixel with the help of the phase θ ₂ calculated as described above according to the triangulation principle and stores the calculated second height measurement value in the measurement value storage unit 27 , This series of processing functions implements the second measurement acquisition unit according to this embodiment.

Die Steuereinrichtung 6 (Höhendatenerlangungseinheit) erlangt anschließend auf Basis der ersten Messwerte und der zweiten Messwerte, die in der Messwertspeichereinheit 27 gespeichert sind, wahre Höhendaten über den gesamten Prüfbereich.The control device 6 (Height Data Acquisition Unit) subsequently obtains based on the first measurement values and the second measurement values included in the measurement value storage unit 27 stored true height data over the entire test area.

Die Steuereinrichtung 6 (Höhendatenerlangungseinheit 28) kombiniert als erstes die an der ersten Position erlangten Messergebnisse (erste Höhenmesswerte) und die an der zweiten Position erlangten Messergebnisse (zweite Höhenmesswerte) und führt eine Bildverarbeitung durch, um die zusammengesetzten Ergebnisse als ein Messergebnis in Bezug auf den Prüfbereich zusammenzufassen. Diese Verarbeitung liefert das Messergebnis, das dem Messergebnis entspricht, das durch die Bildgebung mit einer Bildgebungseinheit erzielt wird, die die vierfache Auflösung der Kamera 5 hat. Im Folgenden werden die Details dieser Bildverarbeitung beschrieben.The control device 6 (Elevation data acquisition unit 28 ) first combines the measurement results (first height measurement values) obtained at the first position and the measurement results (second height measurement values) obtained at the second position, and performs image processing to summarize the composite results as a measurement result with respect to the inspection area. This processing provides the measurement result corresponding to the measurement result obtained by imaging with an imaging unit that is four times the resolution of the camera 5 Has. The following describes the details of this image processing.

Die folgende Beschreibung geht davon aus, dass die Auflösung der Kamera 5 4×4 Pixel pro Bildgebungssichtfeld beträgt. In diesem Fall werden als Messergebnisse der ersten Position die ersten Höhenmesswerte N₁ bis N₁₆ bezüglich der jeweiligen Pixel gespeichert, wie in dargestellt ist. Analog zu den Messergebnissen der zweiten Position werden die zweiten Höhenmesswerte M₁ bis M₁₆ bezüglich der jeweiligen Pixel gespeichert, wie in Bild 4B dargestellt ist. und sind Diagramme, die schematisch Datenfelder darstellen (das gleiche gilt für die bis ).The following description assumes that the resolution of the camera 5 4 × 4 pixels per imaging view field. In this case, as the first position measurement results, the first height measurement values N ₁ to N ₁₆ are stored with respect to the respective pixels, as in FIG is shown. Analogous to the measurement results of the second position, the second height measurement values M ₁ to M ₁₆ are stored with respect to the respective pixels, as shown in FIG. 4B. and are diagrams that schematically represent data fields (the same applies to the to ).

In diesem Fall erzeugt die Kombinierverarbeitung als erstes Daten einschließlich der ersten Höhenmesswerte N₁ bis N₁₆ und der zweiten Höhenmesswerte M₁ bis M₁₆, die in einem Schachbrettmuster in 8×8 Quadraten angeordnet sind, wie in dargestellt. Die leeren Quadrate in zeigen an, dass zu diesem Zeitpunkt Daten fehlen. Für ein besseres Verständnis sind der Einfachheit halber Quadrate mit Punkten im Schachbrettmuster in gefüllt (das Gleiche gilt für die bis ).In this case, the combining processing first generates data including the first height measurement values N ₁ to N ₁₆ and the second height measurement values M ₁ to M ₁₆ arranged in a checkerboard pattern in 8 x 8 squares, as in FIG shown. The empty squares in indicate that data is missing at this time. For the sake of clarity, for simplicity, squares with points in the checkerboard pattern are in filled (the same goes for the to ).

Anschließend wird bezüglich der ersten Höhenmesswerte N₁ bis N₁₆ eine Datenersatzverarbeitung durchgeführt, um die ersten Höhenmesswerte N₁ bis N₁₆ durch die Werte unter Berücksichtigung des Streifenrangs zu ersetzen. Diese Verarbeitung implementiert die Funktion der Datenersatzeinheit gemäß dieser Ausführungsform.Subsequently, with respect to the first height measurement values N ₁ to N _16, data replacement processing is performed to replace the first height measurement values N ₁ to N ₁₆ with the values taking into account the stripe rank. This processing implements the function of the data replacement unit according to this embodiment.

Konkret wird, wie in dargestellt ist, beispielsweise auf einen ersten Höhenmesswert N₆ in einem von der dicken Linie umgebenen Quadrat geachtet. Ein durch die Messung an der ersten Position erlangter Wert ”4” wird als erster Höhenmesswert N₆ gespeichert. Werte ”16”, ”12”, ”16” und ”12” werden jeweils als vier umgebende zweite Höhenmesswerte M₆, M₇, M₁₀ und M₁₁ neben dem ersten Höhenmesswert N₆ gespeichert. Obwohl in nur diese Werte dargestellt sind, werden jeweilige Höhenmesswerte in allen anderen Positionen im tatsächlichen Zustand ähnlich gespeichert (das gleiche gilt für und ). Specifically, as in for example, a first height reading N _{6 is} observed in a square surrounded by the thick line. A value "4" obtained by the measurement at the first position is stored as the first height measurement value N ₆ . Values "16", "12", "16" and "12" are respectively stored as four surrounding second height measurements M ₆ , M ₇ , M ₁₀ and M ₁₁ adjacent to the first height reading N ₆ . Although in If only these values are represented, respective height readings are similarly stored in all other positions in the actual state (the same applies to and ).

Wie aus der Tabelle in deutlich hervorgeht, liefern verschiedene Streifenränge, wenn der Wert von ”4(±1) μm” als erster Höhenmesswert ermittelt wird, unterschiedliche Kandidatenwerte ”4(±1) μm” und ”14(±1) μm” für die wahre Höhe der Lotpaste (zu messende Koordinaten). Der Streifenrang gibt ”4(±1) μm” als die wahre Höhe an und der Streifenrang 2 gibt ”14(±1) μm” als die wahre Höhe an. Gemäß dieser Ausführungsform beruht der Einfachheit halber die Beschreibung auf der Annahme, dass die Höhe der Lotpaste (zu messende Koordinaten) nicht mehr als 20 μm ist.As from the table in As can be clearly seen, when the value of "4 (± 1) μm" is determined as the first height measurement, different stripe ranks provide different candidate values "4 (± 1) μm" and "14 (± 1) μm" for the true height of the solder paste (coordinates to be measured). The stripe rank indicates "4 (± 1) μm" as the true height and the stripe rank 2 indicates "14 (± 1) μm" as the true height. According to this embodiment, for the sake of simplicity, the description is based on the assumption that the height of the solder paste (coordinates to be measured) is not more than 20 μm.

Die Datenersatzverarbeitung verwendet einen Wert, der näher an einem Mittelwert [(16 + 12 + 16 + 12)/4 = 14] der zweiten Höhenmesswerte M₆, M₇, M₁₀ und M₁₁ liegt, die den ersten Höhenmesswert N₆ umgeben, zwischen diesen Kandidatenwerten ”4” und ”14” als Optimalwert. In anderen Worten spezifiziert dies einen Streifenrang in dem Phasenverschiebungsverfahren. Die Datenersatzverarbeitung ersetzt dann den ersten Höhenmesswert N₆ durch den Wert ”14” unter Berücksichtigung des Streifenrangs. Diese Serie von Verarbeitungen wird ebenfalls für die jeweiligen ersten Höhenmesswerte N₁ bis N₁₆ durchgeführt.The data replacement processing uses a value closer to a mean value [(16 + 12 + 16 + 12) / 4 = 14] of the second height measurement values M ₆ , M ₇ , M _10, and M ₁₁ surrounding the first height measurement value N ₆ . between these candidate values "4" and "14" as the optimum value. In other words, this specifies a stripe rank in the phase shifting method. The data replacement processing then replaces the first height measurement value N ₆ with the value "14" in consideration of the stripe rank. This series of processings is also performed for the respective first height measurements N ₁ to N ₁₆ .

Anschließend wird eine Korrekturverarbeitung durchgeführt, um die zweiten Höhenmesswerte M₁ bis M₁₆, basierend auf den ersten Höhenmesswerten N₁ bis N₁₆ unter Berücksichtigung des Streifenrangs zu korrigieren. Diese Verarbeitung implementiert die Funktion der Korrektureinheit gemäß dieser Ausführungsform.Subsequently, correction processing is performed to correct the second height measurement values M ₁ to M ₁₆ based on the first height measurement values N ₁ to N ₁₆ in consideration of the stripe rank. This processing implements the function of the correction unit according to this embodiment.

Konkret wird, wie in dargestellt ist, beispielsweise auf einen zweiten Höhenmesswert M₁₁ in einem von der dicken Linie umgebenen Quadrat geachtet. Ein durch die Messung an der zweiten Position erlangter Wert ”12” wird als der zweite Höhenmesswert M₁₁ gespeichert. Die Werte ”14”, ”12”, ”14” und ”12” nach der vorstehenden Ersatzverarbeitung werden jeweils als vier umgebende erste Höhenmesswerte N₆, N₇, N₁₀ und N₁₁ neben dem zweiten Höhenmesswert M₁₁ gespeichert.Specifically, as in is shown, for example, respected to a second height measurement M ₁₁ in a square surrounded by the thick line. A value "12" obtained by the measurement at the second position is stored as the second height measurement M ₁₁ . The values "14", "12", "14" and "12" after the above substitute processing are respectively stored as four surrounding first height measurements N ₆ , N ₇ , N ₁₀ and N ₁₁ besides the second height measurement M ₁₁ .

Die Korrekturverarbeitung berechnet als erstes einen Mittelwert [(14 + 12 + 14 + 12)/4 = 13] dieser vier umgebenden ersten Höhenmesswerte N₆, N₇, N₁₀ und N₁₁. Die Korrekturverarbeitung bestimmt anschließend, ob der zweite Höhenmesswert M₁₁ innerhalb des Fehlerbereiches ”±2” dieses Mittelwertes liegt.The correction processing first calculates an average value [(14 + 12 + 14 + 12) / 4 = 13] of these four surrounding first height measurements N ₆ , N ₇ , N ₁₀ and N ₁₁ . The correction processing subsequently determines whether the second height measurement value M _{11 is} within the error range "± 2" of this mean value.

Wenn bestimmt wird, dass der zweite Höhenmesswert M₁₁ im Fehlerbereich ”±2” liegt, wird geschätzt, dass die Form der Lotpaste (zu messende Koordinaten), die diesem zweiten Höhenmesswert M₁₁ und dessen Peripherie entspricht, eine relativ sanfte kontinuierliche Form ist. Der Mittelwert der ersten Höhenmesswerte N₆, N₇, N₁₀ und N₁₁ wird dementsprechend als Optimalwert für den zweiten Höhenmesswert M₁₁ verwendet.When it is determined that the second height measurement value M _{11 is} in the error range "± 2", it is estimated that the shape of the solder paste (coordinates to be measured) corresponding to this second height measurement M ₁₁ and its periphery is a relatively gentle continuous shape. The mean value of the first height measurement values N ₆ , N ₇ , N ₁₀ and N ₁₁ is accordingly used as an optimum value for the second height measurement value M ₁₁ .

Wenn bestimmt wird, dass der zweite Höhenmesswert M₁₁ nicht im Fehlerbereich ”±2” liegt, wird andererseits geschätzt, dass die Form der Lotpaste (zu messende Koordinaten), die diesem zweiten Höhenmesswert M₁₁ und dessen Peripherie entspricht, eine relativ grobe diskontinuierliche Form ist. Die Beobachtungsdaten des zweiten Höhenmesswertes M₁₁ werden dementsprechend als Optimalwert verwendet.On the other hand, when it is determined that the second height measurement value M _{11 is} not in the error range "± 2", it is estimated that the shape of the solder paste (coordinates to be measured) corresponding to this second height measurement M ₁₁ and its periphery is a relatively rough discontinuous shape is. The observation data of the second height measurement value M ₁₁ are accordingly used as the optimum value.

Anschließend wird eine Dateninterpolationsverarbeitung durchgeführt, um Daten in den fehlenden Datenteilen zu interpolieren (leere Quadrate in ). Diese Verarbeitung implementiert die Funktion der Interpolationseinheit gemäß dieser Ausführungsform.Thereafter, data interpolation processing is performed to interpolate data in the missing data parts (empty squares in FIG ). This processing implements the function of the interpolation unit according to this embodiment.

Beispielsweise berechnet die Dateninterpolationsverarbeitung, wie in gezeigt ist, einen Mittelwert auf der Grundlage der jeweiligen Daten der ersten Höhenmesswerte N₁ bis N₁₆ nach der Ersatzverarbeitung und der zweiten Höhenmesswerte M₁ bis M₁₆ nach der Korrekturverarbeitung, die benachbart zu einem vorgegebenen fehlenden Datenteil angeordnet sind und diesen umgeben, und verwendet den berechneten Mittelwert als Interpolationswert des vorgegebenen fehlenden Datenteils.For example, the data interpolation processing calculates as in is shown, a mean value based on the respective data of the first height measurement values N ₁ to N ₁₆ after the spare processing and the second height measurement values M ₁ to M ₁₆ after the correction processing, which are adjacent to a given missing data part and surrounds and uses the calculated mean value as the interpolation value of the predetermined missing data part.

Die vorstehende Serie von Verarbeitungen führt zur Erzeugung von Messdaten mit einer Genauigkeit, die äquivalent zu der Genauigkeit von Messdaten ist, die aus Bilddateien gewonnen werden, die in 8×8 Pixeln bezogen auf das gesamte Bildgebungssichtfeld (Prüfbereich) aufgenommen wurden.The above series of processings results in the generation of measurement data with an accuracy equivalent to the accuracy of measurement data obtained from image files taken in 8 × 8 pixels relative to the entire imaging field of view (inspection area).

Die Steuereinrichtung 6 (Bestimmungseinheit 30) erfasst einen Druckbereich der Lotpaste, der höher als eine Bezugsebene ist, basierend auf den Messdaten des so erlangten Prüfbereichs (wahre Höhendaten bezüglich der jeweiligen Pixel) und integriert die Höhen der jeweiligen Stellen in den erfassten Bereich, um die Menge der gedruckten Lotpaste zu berechnen. The control device 6 (Determination unit 30 ) detects a print area of the solder paste higher than a reference plane based on the measurement data of the thus obtained check area (true height data with respect to the respective pixels), and integrates the heights of the respective locations in the detected area to calculate the amount of the printed solder paste ,

Die Steuereinrichtung 6 (Bestimmungseinheit 30) vergleicht anschließend die erlangten Daten hinsichtlich beispielsweise der Position, Fläche, Höhe oder Menge der Lotpaste mit vorab gespeicherten Referenzdaten und bestimmt, ob der Druckzustand von Lotpaste im Prüfbereich gut oder schlecht ist, basierend darauf, ob das Vergleichsergebnis innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt.The control device 6 (Determination unit 30 ) then compares the obtained data on, for example, the position, area, height or amount of the solder paste with pre-stored reference data and determines whether the printing condition of solder paste in the inspection area is good or bad based on whether the comparison result is within an allowable range.

Dabei treibt und steuert die Steuereinrichtung 6 die Motoren 15 und 16 an, um die Leiterplatte 2 in einen nächsten Prüfbereich zu bewegen. Die vorstehende Serie von Verarbeitungen wird wiederholt für alle Prüfbereiche durchgeführt, so dass die Prüfung der gesamten Leiterplatte 2 beendet wird.In the process, the control device drives and controls 6 the motors 15 and 16 to the circuit board 2 to move to a next test area. The above series of processings is repeatedly performed for all test areas, making the test of the entire circuit board 2 is ended.

Wie oben im Detail beschrieben, führt diese Ausführungsform dreidimensionale Messungen durch, basierend auf Bilddateien, die durch Bestrahlung der Leiterplatte 2 mit dem ersten Lichtmuster der ersten Periode (Periode von 10 μm) an der ersten Position gewonnen wurden, und erlangt das Messergebnis als ersten Messwert. Die Ausführungsform führt auch eine dreidimensionale Messung durch, die beispielsweise auf Bilddateien beruht, die durch Bestrahlung der Leiterplatte 2 mit dem zweiten Lichtmuster der zweiten Periode (Periode von 20 μm) an der zweiten Position gewonnen wurden, die um den Abstand von einem halben Pixel von der ersten Position schräg verschoben ist, und erlangt das Messergebnis als zweiten Messwert. Diese Ausführungsform erlangt dann Höhendaten, die aus dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert als wahre Höhendaten spezifiziert wurden. Dies erzeugt Bilddateien (Messdaten) mit der vierfachen Auflösung der Kamera 5 und sorgt so für eine genauere dreidimensionale Vermessung.As described in detail above, this embodiment performs three-dimensional measurements based on image files obtained by irradiating the printed circuit board 2 with the first light pattern of the first period (period of 10 μm) at the first position, and obtains the measurement result as a first measured value. The embodiment also performs a three-dimensional measurement based, for example, on image files obtained by irradiating the printed circuit board 2 were obtained with the second light pattern of the second period (period of 20 μm) at the second position obliquely shifted by the distance of half a pixel from the first position, and obtains the measurement result as a second measured value. This embodiment then obtains height data specified from the first measured value and the second measured value as true height data. This generates image files (measurement data) with four times the resolution of the camera 5 and thus ensures a more accurate three-dimensional measurement.

Darüber hinaus verwendet diese Ausführungsform die Werte der Verstärkung und des Versatzes, die aus den Bilddateien erlangen werden, die bei der Messung an der ersten Position (mit dem ersten Lichtmuster) aufgenommen wurden, um die Anzahl der zu bebildernden Pixel (Bildfrequenz) bei der Messung an der zweiten Position (mit dem zweiten Lichtmuster) so zu reduzieren, dass sie kleiner ist als die Anzahl der an der ersten Position zu bebildernden Pixel.Moreover, this embodiment uses the values of gain and offset obtained from the image files taken at the first position (with the first light pattern) in the measurement by the number of pixels to be imaged (frame rate) in the measurement at the second position (with the second light pattern) to be smaller than the number of pixels to be imaged at the first position.

Diese Ausführungsform nutzt auch die Werte der Verstärkung A und des Versatzes B, die aus den Bilddateien, die bei der Messung mit dem ersten Lichtmusteraufgenommen wurden, erlangt werden um die Anzahl der zu bebildernden Pixel (Häufigkeit der Bildgebung) bei der Messung mit dem zweiten Lichtmuster zu verringern, so dass sie kleiner ist als die Anzahl der zu bebildernden Pixel bei der Messung mit dem ersten Lichtmuster.This embodiment also uses the values of gain A and offset B obtained from the image files recorded in the first light pattern measurement by the number of pixels to be imaged (frequency of imaging) when measured with the second light pattern so that it is smaller than the number of pixels to be imaged in the measurement with the first light pattern.

In einem konkreten Beispiel kann die Ausführungsform vier Bilddateien durch Bestrahlung mit dem ersten Lichtmuster mit vier verschiedenen Phasen an der ersten Position und anschließend eine Bilddatei durch Bestrahlung mit dem zweiten Lichtmuster mit einer Phase an der zweiten Position aufnehmen. Dies erfordert insgesamt fünfmalige Bildgebung und verkürzt somit die Bildgebungszeit erheblich.In a concrete example, the embodiment may receive four image files by irradiation with the first light pattern having four different phases at the first position and then an image file by irradiation with the second light pattern having one phase at the second position. This requires a total of five times imaging and thus significantly reduces the imaging time.

Im Vergleich zu einer Konfiguration, die lediglich Messungen an zwei verschiedenen Positionen durchführt, reduziert diese Konfiguration die Gesamthäufigkeit der Bildgebung und verkürzt die Bildgebungszeit. Dadurch verkürzt sich die Messzeit erheblich.Compared to a configuration that only measures at two different positions, this configuration reduces the overall frequency of imaging and shortens the imaging time. This considerably shortens the measuring time.

Zusätzlich spezifiziert diese Ausführungsform den Streifenrang der ersten Höhenmesswerte, die mit dem ersten Lichtmuster der kürzeren Periode (Periode von 10 μm) erlangt wurden, basierend auf den zweiten Höhenmesswerten, die mit dem zweiten Lichtmuster der längeren Periode (Periode von 20 μm) erlangt wurden. Die Ausführungsform ersetzt anschließend die ersten Höhenmesswerte durch geeignete Werte unter Berücksichtigung des spezifizierten Streifenrangs, um wahre Höhendaten in Bezug auf die jeweiligen Pixel zu erlangen.In addition, this embodiment specifies the stripe rank of the first height measurement values obtained with the first light pattern of the shorter period (period of 10 μm) based on the second height measurement values obtained with the second light pattern of the longer period (period of 20 μm). The embodiment then substitutes the first height measurement values by appropriate values in consideration of the specified stripe rank to obtain true height data with respect to the respective pixels.

Diese Konfiguration bietet sowohl den vorteilhaften Effekt der Erweiterung des messbaren Höhenbereichs, was der Verdienst der Verwendung des zweiten Lichtmusters der längeren Periode ist, als auch den vorteilhaften Effekt der Sicherstellung einer genauen Messung mit der hohen Auflösung, was der Verdienst der Verwendung des ersten Lichtmusters der kürzeren Periode ist. Dadurch wird die Messung der hohen Auflösung im weiten Messbereich, wie in dargestellt, ermöglicht und eine genauere Messung gewährleistet.This configuration offers both the advantageous effect of extending the measurable height range, which is the merit of using the second light pattern of the longer period, and the advantageous effect of ensuring accurate measurement with the high resolution, which is due to the use of the first light pattern of FIG shorter period. As a result, the measurement of the high resolution in the wide measuring range, as in shown, enabled and ensures a more accurate measurement.

Die Ausführungsform führt auch die Dateninterpolationsverarbeitung durch, um den Mittelwert auf der Grundlage der jeweiligen Daten der ersten Höhenmesswerte nach der Ersatzverarbeitung und der zweiten Höhenmesswerte nach der Korrekturverarbeitung zu berechnen, die benachbart zu einem vorgegebenen Bereich fehlender Datenteile angeordnet sind und diesen umgeben, und um den berechneten Mittelwert als den Interpolationswert des vorgegebenen Bereichs fehlender Datenteile zu verwenden. Diese Konfiguration unterdrückt das Auftreten eines Problems, d. h. das Auftreten fehlender Datenanteile, bei der Erzeugung von Daten mit der hohen Auflösung durch Kombinieren der ersten Höhenmesswerte und der zweiten Höhenmesswerte. The embodiment also performs the data interpolation processing to calculate the average value on the basis of the respective data of the first height measurement values after the spare processing and the second height measurement values after the correction processing, which are adjacent to and surround a predetermined area of missing data parts, and calculated average value to be used as the interpolation value of the predetermined range of missing data parts. This configuration suppresses the occurrence of a problem, ie the occurrence of missing data portions, in the generation of high-resolution data by combining the first height measurements and the second height measurements.

Darüber hinaus führt die Ausführungsform die Korrekturverarbeitung zum Korrigieren des zweiten Höhenmesswerts basierend auf den ersten Höhenmesswerten mit der höheren Genauigkeit unter Berücksichtigung des Streifenrangs durch. Dadurch nähert sich der zweite Höhenmesswert dem wahren Wert an.Moreover, the embodiment performs the correction processing of correcting the second height measurement value based on the first height measurement values having the higher accuracy considering the strip rank. As a result, the second altitude reading approaches the true value.

(Zweite Ausführungsform)Second Embodiment

Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform beschrieben. Hinsichtlich der Konfiguration, die sich mit der der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform überschneidet, entfällt die Beschreibung bei Verwendung der gleichen Komponentennamen und der gleichen Bezugszeichen. Im Folgenden wird hauptsächlich die von der ersten Ausführungsform unterschiedliche Konfiguration beschrieben.Hereinafter, a second embodiment will be described. With regard to the configuration overlapping with that of the above-described first embodiment, the description will be omitted by using the same component names and the same reference numerals. In the following, the configuration different from the first embodiment will mainly be described.

Bei der dreidimensionalen Messung gemäß dieser Ausführungsform treibt die Steuereinrichtung 6 als erstes die Motoren 15 und 16 an und steuert diese, um die Leiterplatte 2 zu bewegen und das Sichtfeld der Kamera 5 auf eine erste Position in einem vorgegebenen Prüfbereich auf der Leiterplatte 2 einzustellen.In the three-dimensional measurement according to this embodiment, the controller drives 6 first of all the engines 15 and 16 and controls this to the circuit board 2 to move and the field of view of the camera 5 to a first position in a given test area on the circuit board 2 adjust.

Die Steuereinrichtung 6 steuert anschließend Umschalten der Flüssigkristallraster 4b der Beleuchtungseinrichtung 4, um die Konfiguration der von den Flüssigkristallrastern 4b gebildeten Raster entsprechend der Periode (Streifenabstand) eines ersten Lichtmusters einzustellen und die Position der Raster auf eine vorgegebene Referenzposition (Phase ”0 Grad”) einzustellen.The control device 6 then controls switching the liquid crystal grid 4b the lighting device 4 to the configuration of the liquid crystal grids 4b Adjusted grid according to the period (strip pitch) of a first light pattern and set the position of the grid to a predetermined reference position (phase "0 degrees").

Nach Abschluss der Umschaltung und Einstellung der Flüssigkristallraster 4b löst die Steuereinrichtung 6 die Lichtemission der Lichtquelle 4a der Beleuchtungseinrichtung 4 aus, um die Bestrahlung mit dem ersten Lichtmuster zu starten, und verschiebt die Phase des ersten Lichtmusters sequentiell um jeweils 90 Grad auf vier verschiedene Phasen (Phase ”0 Grad”, Phase ”90 Grad”, Phase ”180 Grad” und Phase ”270 Grad”).After completion of the switching and adjustment of the liquid crystal grid 4b triggers the control device 6 the light emission of the light source 4a the lighting device 4 to start the irradiation with the first light pattern, and shifts the phase of the first light pattern sequentially by 90 degrees each to four different phases (phase "0 degrees", phase "90 degrees", phase "180 degrees" and phase "270 Degree").

Die Steuereinrichtung 6 nimmt jedes Mal, wenn die Phase des ersten Lichtmusters sequentiell verschoben wird, ein Bild eines mit dem ersten Lichtmuster bestrahlten Prüfbereichabschnitts (erste Position) auf, um vier Bilddateien zu erlangen.The control device 6 Each time the phase of the first light pattern is sequentially shifted, an image of a test area portion (first position) irradiated with the first light pattern is taken to obtain four image files.

Die Steuereinrichtung 6 berechnet dann aus den obigen vier Bilddateien (Luminanzwerte) durch das Phasenverschiebungsverfahren eine Phase θ₁ des ersten Lichtmusters bezüglich jedes Pixels.The control device 6 Then, from the above four image files (luminance values), the phase shift method calculates a phase θ _{1 of} the first light pattern with respect to each pixel.

Die Steuereinrichtung 6 berechnet anschließend für jedes Pixel einen ersten Höhenmesswert mit der wie vorstehend beschrieben berechneten Phase θ₁ nach dem Triangulationsprinzip und speichert den berechneten ersten Höhenmesswert in der Messwertspeichereinheit 27.The control device 6 then calculates for each pixel a first height measurement with the phase θ ₁ calculated according to the triangulation principle as described above and stores the calculated first height measurement value in the measurement value storage unit 27 ,

Die Steuereinrichtung 6 spezifiziert auch eine Verstärkung A und einen Versatz B bezüglich jedes Pixels aus den obigen vier Bilddateien und speichert die spezifizierte Verstärkung A und den spezifizierten Versatz B in der Verstärkung-Versatz-Speichereinheit 25.The control device 6 also specifies a gain A and an offset B with respect to each pixel from the above four image files, and stores the specified gain A and the specified offset B in the gain-offset storage unit 25 ,

Während dieser Verarbeitung treibt die Steuereinrichtung 6 die Motoren 15 und 16 an und steuert diese, um die Leiterplatte 2 an eine Position zu bewegen, die um den Abstand eines halben Pixels in X-Achsen-Richtung von der obigen ersten Position verschoben ist, und das Sichtfeld der Kamera 5 auf eine zweite Position im vorgegebenen Prüfbereich auf der Leiterplatte 2 zu verstellen.During this processing, the controller drives 6 the motors 15 and 16 and controls this to the circuit board 2 to move to a position shifted by the distance of half a pixel in the X-axis direction from the above first position, and the field of view of the camera 5 to a second position in the specified test area on the circuit board 2 to adjust.

Gleichzeitig steuert die Steuereinrichtung 6 die Umschaltung der Flüssigkristallraster 4b der Beleuchtungseinrichtung 4, um die Konfiguration der von den Flüssigkristallrastern 4b gebildeten Raster entsprechend der Periode (Streifenabstand) eines zweiten Lichtmusters einzustellen und die Position der Raster auf eine vorgegebene Referenzposition (Phase ”0 Grad”) einzustellen.At the same time the control device controls 6 the switching of the liquid crystal grid 4b the lighting device 4 to the configuration of the liquid crystal grids 4b Adjusted grid according to the period (strip pitch) of a second light pattern and set the position of the grid to a predetermined reference position (phase "0 degrees").

Nach Abschluss der Positionierung der Leiterplatte 2 und der Umschaltung und Einstellung der Beleuchtungseinrichtung 4 startet die Steuereinrichtung 6 mit dem zweiten Lichtmuster eine Bildgebungsverarbeitung. After completing the positioning of the circuit board 2 and the switching and adjustment of the lighting device 4 starts the controller 6 with the second light pattern, an imaging processing.

Die Bildgebungsverarbeitung mit dem zweiten Lichtmuster an der zweiten Position wird nur einmal mit dem zweiten Lichtmuster mit der Phase ”0 Grad” durchgeführt. Gemäß dieser Ausführungsform erlangt man nur eine Bilddatei, die mit dem zweiten Lichtmuster mit der Phase ”0 Grad” aufgenommen wurde, bezogen auf die zweite Position im vorgegebenen Prüfbereich.The second light pattern imaging processing at the second position is performed only once with the second light pattern having the "0 degree" phase. According to this embodiment, only one image file acquired with the second light pattern having the "0 degree" phase with respect to the second position in the predetermined inspection area is obtained.

Die Steuereinrichtung 6 berechnet dann eine Phase θ₂ des zweiten Lichtmusters bezüglich jedes Pixels, basierend auf der einen Bilddatei (Luminanzwerte), die mit dem zweiten Lichtmuster an der zweiten Position aufgenommen wurde, und den Werten der Verstärkung A und des Versatzes B, die in der Verstärkung-Versatz-Speichereinheit 25 gespeichert sind.The control device 6 then calculates a phase θ _{2 of} the second light pattern with respect to each pixel based on the one image file (luminance values) taken with the second light pattern at the second position and the values of the gain A and the offset B that are included in the gain. offset storage unit 25 are stored.

Die Steuereinrichtung 6 berechnet anschließend für jedes Pixel einen zweiten Höhenmesswert mit Hilfe der wie vorstehend beschrieben berechneten Phase θ₂ nach dem Triangulationsprinzip und speichert den berechneten zweiten Höhenmesswert in der Messwertspeichereinheit 27.The control device 6 then calculates a second height measurement for each pixel using the triangular principle phase θ ₂ calculated as described above, and stores the calculated second height measurement in the measurement storage unit 27 ,

Während dieser Verarbeitung treibt die Steuereinrichtung 6 die Motoren 15 und 16 an und steuert diese, um die Leiterplatte 2 an eine Position zu bewegen, die um den Abstand eines halben Pixels von der obigen ersten Position schräg verschoben ist (d. h. eine Position, die um den Abstand eines halben Pixels in Y-Achsenrichtung von der obigen zweiten Position verschoben ist), und das Sichtfeld der Kamera 5 auf eine dritte Position im vorgegebenen Prüfbereich auf der Leiterplatte 2 einzustellen.During this processing, the controller drives 6 the motors 15 and 16 and controls this to the circuit board 2 to move to a position obliquely shifted by the distance of half a pixel from the above first position (ie, a position shifted by the distance of half a pixel in the Y-axis direction from the above second position), and the field of view of camera 5 to a third position in the specified test area on the circuit board 2 adjust.

Gleichzeitig steuert die Steuereinrichtung 6 Umschalten der Flüssigkristallraster 4b der Beleuchtungseinrichtung 4, um die Konfiguration der von den Flüssigkristallrastern 4b gebildeten Raster entsprechend der Periode (Streifenabstand) des ersten Lichtmusters einzustellen und die Position der Raster auf die vorgegebene Referenzposition (Phase ”0 Grad”) einzustellen.At the same time the control device controls 6 Switching the liquid crystal grid 4b the lighting device 4 to the configuration of the liquid crystal grids 4b Adjusted grid according to the period (strip pitch) of the first light pattern and adjust the position of the grid to the predetermined reference position (phase "0 degrees").

Nach Abschluss der Positionierung der Leiterplatte 2 und der Umschaltung und Einstellung der Beleuchtungseinrichtung 4 startet die Steuereinrichtung 6 mit dem ersten Lichtmuster eine Bildgebungsverarbeitung.After completing the positioning of the circuit board 2 and the switching and adjustment of the lighting device 4 starts the controller 6 with the first light pattern, an imaging processing.

Konkret löst die Steuereinrichtung 6 Lichtemission von der Lichtquelle 4a der Beleuchtungseinrichtung 4 mittels des Beleuchtungskontrollers 22 aus, um die Bestrahlung mit dem ersten Lichtmuster zu starten, während die Kamera 5 mittels des Kamerakontrollers 21 angetrieben und gesteuert wird, um ein Bild eines mit dem ersten Lichtmuster bestrahlten Prüfbereichabschnitts (dritte Position) aufzunehmen. Die von der Kamera 5 aufgenommenen Bilddateien werden an die Bilddateienspeichereinheit 24 übertragen und dort gespeichert.Specifically, the control device triggers 6 Light emission from the light source 4a the lighting device 4 by means of the lighting controller 22 off to start the irradiation with the first light pattern while the camera 5 by means of the camera controller 21 is driven and controlled to take an image of a test area portion irradiated with the first light pattern (third position). The from the camera 5 recorded image files are sent to the image file storage unit 24 transferred and stored there.

Die Bildgebungsverarbeitung mit dem ersten Lichtmuster an der dritten Position wird nur einmal mit dem ersten Lichtmuster mit der Phase ”0 Grad” durchgeführt. Gemäß dieser Ausführungsform erlangt man nur eine Bilddatei, die mit dem ersten Lichtmuster mit der Phase ”0 Grad” aufgenommen wurde, bezogen auf die dritte Position im vorgegebenen Prüfbereich.The imaging processing with the first light pattern at the third position is performed only once with the first light pattern having the "0 degree" phase. According to this embodiment, only an image file acquired with the first light pattern having the "0 degree" phase with respect to the third position in the predetermined inspection area is obtained.

Die Steuereinrichtung 6 berechnet dann eine Phase θ₃ des ersten Lichtmusters bezüglich jedes Pixels, basierend auf der einen Bilddatei (Luminanzwerten), die mit dem ersten Lichtmuster an der dritten Position aufgenommen wurde, und den Werten der Verstärkung A und des Versatzes B, die in der Verstärkung-Versatz-Speichereinheit 25 gespeichert sind.The control device 6 then calculates a phase θ _{3 of} the first light pattern with respect to each pixel, based on the one image file (luminance values) taken with the first light pattern at the third position and the values of the gain A and the offset B that are included in the gain. offset storage unit 25 are stored.

Die Steuereinrichtung 6 berechnet anschließend für jedes Pixel einen dritten Höhenmesswert mit Hilfe der wie vorstehend beschrieben berechneten Phase θ₃ nach dem Triangulationsprinzip und speichert den berechneten dritten Höhenmesswert in der Messwertspeichereinheit 27.The control device 6 then calculates, for each pixel, a third height reading using the triangular principle phase θ ₃ calculated as described above, and stores the calculated third altitude reading in the reading memory unit 27 ,

Während dieser Verarbeitung treibt die Steuereinrichtung 6 die Motoren 15 und 16 an und steuert diese, um die Leiterplatte 2 an eine Position zu bewegen, die um den Abstand eines halben Pixels in Y-Achsenrichtung von der obigen ersten Position (d. h. um den Abstand eines halben Pixels in X-Achsenrichtung von der obigen dritten Position) verschoben ist, und das Sichtfeld der Kamera 5 auf eine vierte Position im vorgegebenen Prüfbereich auf der Leiterplatte 2 einzustellen. During this processing, the controller drives 6 the motors 15 and 16 and controls this to the circuit board 2 to move to a position shifted by the distance of half a pixel in the Y-axis direction from the above first position (ie, the distance of one-half pixel in the X-axis direction from the above third position) and the field of view of the camera 5 to a fourth position in the specified test area on the circuit board 2 adjust.

Gleichzeitig steuert die Steuereinrichtung 6 Umschalten der Flüssigkristallraster 4b der Beleuchtungseinrichtung 4, um die Konfiguration der von den Flüssigkristallrastern 4b gebildeten Raster entsprechend der Periode (Streifenabstand) des zweiten Lichtmusters einzustellen und die Position der Raster auf die vorgegebene Referenzposition (Phase ”0 Grad”) einzustellen.At the same time the control device controls 6 Switching the liquid crystal grid 4b the lighting device 4 to the configuration of the liquid crystal grids 4b Adjusted grid according to the period (strip pitch) of the second light pattern and adjust the position of the grid to the predetermined reference position (phase "0 degrees").

Konkret löst die Steuereinrichtung Lichtemission von der Lichtquelle 4a der Beleuchtungseinrichtung 4 mittels des Beleuchtungskontrollers 22 aus, um die Bestrahlung mit dem zweiten Lichtmuster zu starten, während die Kamera 5 mittels des Kamerakontrollers 21 angetrieben und gesteuert wird, um ein Bild eines mit dem zweiten Lichtmuster bestrahlten Prüfbereichabschnitts (vierte Position) aufzunehmen. Die von der Kamera 5 aufgenommenen Bilddateien werden an die Bilddateienspeichereinheit 24 übertragen und dort gespeichert.Specifically, the controller releases light emission from the light source 4a the lighting device 4 by means of the lighting controller 22 off to start the irradiation with the second light pattern while the camera 5 by means of the camera controller 21 is driven and controlled to capture an image of a test area portion irradiated with the second light pattern (fourth position). The from the camera 5 recorded image files are sent to the image file storage unit 24 transferred and stored there.

Die Bildgebungsverarbeitung mit dem zweiten Lichtmuster an der vierten Position wird nur einmal mit dem zweiten Lichtmuster mit der Phase ”0 Grad” durchgeführt. Gemäß dieser Ausführungsform erlangt man nur eine Bilddatei, die mit dem zweiten Lichtmuster mit der Phase ”0 Grad” aufgenommen wurde, bezogen auf die vierte Position im vorgegebenen Prüfbereich.The imaging processing with the second light pattern at the fourth position is performed only once with the second light pattern having the "0 degree" phase. According to this embodiment, only one image file acquired with the second light pattern having the "0 degree" phase relative to the fourth position in the predetermined inspection area is obtained.

Die Steuereinrichtung 6 berechnet dann eine Phase θ₄ des zweiten Lichtmusters bezüglich jedes Pixels bzw. für jedes Pixel, basierend auf der einen Bilddatei (Luminanzwerte), die mit dem zweiten Lichtmuster an der vierten Position aufgenommen wurde, und den Werten der Verstärkung A und des Versatzes B, die in der Verstärkung-Versatz-Speichereinheit 25 gespeichert sind.The control device 6 then calculates a phase θ _{4 of} the second light pattern with respect to each pixel, based on the one image file (luminance values) taken with the second light pattern at the fourth position, and the values of gain A and offset B, in the gain-offset memory unit 25 are stored.

Die Steuereinrichtung 6 berechnet anschließend für jedes Pixel einen vierten Höhenmesswert mit Hilfe der wie vorstehend beschrieben berechneten Phase θ₄ nach dem Triangulationsprinzip und speichert den berechneten vierten Höhenmesswert in der Messwertspeichereinheit 27.The control device 6 then calculates a fourth height measurement value for each pixel using the triangular principle phase θ ₄ calculated as described above and stores the calculated fourth height measurement value in the measurement value storage unit 27 ,

Basierend auf den ersten Messwerten, den zweiten Messwerten, den dritten Messwerten und den vierten Messwerten, die in der Messwertspeichereinheit 27 gespeichert sind, erlangt die Steuereinrichtung 6 anschließend wahre Höhendaten über den gesamten Prüfbereich.Based on the first measured values, the second measured values, the third measured values and the fourth measured values which are stored in the measured value memory unit 27 stored, the controller obtains 6 then true height data over the entire test area.

Die Steuereinrichtung 6 kombiniert als erstes die Messergebnisse, die an der ersten Position erlangt werden (erste Höhenmesswerte), die Messergebnisse, die an der zweiten Position erlangt werden (zweite Höhenmesswerte), die Messergebnisse, die an der dritten Position erlangt werden (dritte Höhenmesswerte), und die Messergebnisse, die an der vierten Position erlangt werden (vierte Höhenmesswerte), und führt eine Bildverarbeitung durch, um die zusammengesetzten Ergebnisse als ein Messergebnis in Bezug auf den Prüfbereich zusammenzufassen. Diese Verarbeitung liefert das Messergebnis, das äquivalent zu dem Messergebnis ist, das durch Bildgebung mit einer Bildgebungseinheit erzielt wird, die die vierfache Auflösung der Kamera 5 hat. Im Folgenden werden die Details dieser Bildverarbeitung beschrieben.The control device 6 first combines the measurement results obtained at the first position (first height measurement values), the measurement results obtained at the second position (second height measurement values), the measurement results obtained at the third position (third height measurement values), and the Measurement results obtained at the fourth position (fourth height measurement values) and performs image processing to summarize the composite results as a measurement result with respect to the inspection area. This processing provides the measurement result that is equivalent to the measurement result obtained by imaging with an imaging unit that is four times the resolution of the camera 5 Has. The following describes the details of this image processing.

Die folgende Beschreibung geht davon aus, dass die Auflösung der Kamera 5 4×4 Pixel pro Bildgebungssichtfeld beträgt. In diesem Fall erzeugt die Kombinierverarbeitung als erstes Daten einschließlich der ersten Höhenmesswerte C₁ bis C₁₆, der zweiten Höhenmesswerte D₁ bis D₁₆, der dritten Höhenmesswerte E₁ bis E₁₆ und der vierten Höhenmesswerte F₁ bis F₁₆ in Bezug auf die jeweils an der ersten bis vierten Position erlangten Pixel, die in 8×8 Quadraten angeordnet sind, wie in dargestellt. Zur besseren Veranschaulichung sind in die Quadrate mit Punkten in einem schraffierten Muster gefüllt (das gleiche gilt für die und ).The following description assumes that the resolution of the camera 5 4 × 4 pixels per imaging view field. In this case, the combining processing first generates data including the first height measurement values C ₁ to C ₁₆ , the second height measurement values D ₁ to D ₁₆ , the third height measurement values E ₁ to E _16, and the fourth height measurement values F ₁ to F ₁₆ with respect to the respective at the first to fourth positions, pixels arranged in 8 x 8 squares, as in FIG shown. For better illustration, in the squares are filled with dots in a hatched pattern (the same goes for the and ).

Anschließend wird bezüglich der ersten Höhenmesswerte C₁ bis C₁₆ und bezüglich der dritten Höhenmesswerte E₁ bis E₁₆ eine Datenersatzverarbeitung durchgeführt, um die ersten Höhenmesswerte C₁ bis C₁₆ und die dritten Höhenmesswerte E₁ bis E₁₆ durch die Werte unter Berücksichtigung des Streifenrangs zu ersetzen.Subsequently, with respect to the first height measurement values C ₁ to C ₁₆ and with respect to the third height measurement values E ₁ to E _16, data replacement processing is performed to obtain the first height measurement values C ₁ to C ₁₆ and the third height measurement values E ₁ to E ₁₆ by the values considering the stripe rank to replace.

Konkret wird, wie in dargestellt, beispielsweise auf einen ersten Höhenmesswert C₆ in einem von der dicken Linie umgebenen Quadrat geachtet. Ein durch die Messung an der ersten Position erlangter Wert ”4” wird als erster Höhenmesswert C₆ gespeichert. Die Werte ”16”, ”12”, ”12” und ”16” werden jeweils als umgebende zweite Höhenmesswerte D₅ und D₆ und vierte Höhenmesswerte F₂ und F₆ neben dem ersten Höhenmesswert C₆ gespeichert. Obwohl in nur diese Werte dargestellt sind, werden die jeweiligen Höhenmesswerte in allen anderen Positionen im tatsächlichen Zustand ähnlich gespeichert (das gleiche gilt für ). Specifically, as in for example, a first height reading C _{6 is} observed in a square surrounded by the thick line. A value "4" obtained by the measurement at the first position is stored as the first height measurement value C ₆ . The values "16", "12", "12" and "16" are respectively stored as surrounding second altitude readings D ₅ and D ₆ and fourth altitude readings F ₂ and F ₆ adjacent to the first altitude reading C ₆ . Although in If only these values are shown, the respective height readings are similarly stored in all other positions in the actual state (the same applies to ).

Wie bei der obigen Ausführungsform, wenn der Wert von ”4(±1) μm” als erster Höhenmesswert ermittelt wird, liefern verschiedene Streifenränge unterschiedliche Kandidatenwerte ”4(±1) μm” und ”14(±1) μm” für die wahre Höhe der Lotpaste (zu messende Koordinaten). Der Streifenrang 1 gibt ”4(±1) μm” als wahre Höhe an, und der Streifenrang 2 gibt ”14(±1) μm” als wahre Höhe an.As in the above embodiment, when the value of "4 (± 1) μm" is obtained as a first height measurement, different stripe ranks provide different candidate values "4 (± 1) μm" and "14 (± 1) μm" for the true height solder paste (coordinates to be measured). The stripe rank 1 indicates "4 (± 1) μm" as the true height, and the stripe rank 2 indicates "14 (± 1) μm" as the true height.

Die Datenersatzverarbeitung verwendet einen Wert, der näher an einem Mittelwert [(16 + 12 + 12 + 16)/4 = 14] der zweiten Höhenmesswerte D₅ und D₆ liegt, und die vierten Höhenmesswerte F₂ und F₆, die den ersten Höhenmesswert C₆ umgeben, zwischen diesen Kandidatenwerten ”4” und ”14” als Optimalwert. In anderen Worten spezifiziert dies einen Streifenrang in dem Phasenverschiebungsverfahren. Die Datenersatzverarbeitung ersetzt dann den ersten Höhenmesswert C₆ durch den Wert ”14” unter Berücksichtigung des Streifenrangs. Diese Serie von Verarbeitung wird analog für die jeweiligen ersten Höhenmesswerte C₁ bis C₁₆ und die jeweiligen dritten Höhenmesswerte E₁ bis E₁₆ durchgeführt.The data replacement processing uses a value closer to a mean value [(16 + 12 + 12 + 16) / 4 = 14] of the second height measurement values D ₅ and D ₆ , and the fourth height measurement values F ₂ and F ₆ representing the first height measurement value C ₆ between these candidate values "4" and "14" as the optimum value. In other words, this specifies a stripe rank in the phase shifting method. The data replacement processing then replaces the first height measurement value C ₆ with the value "14" considering the stripe rank. This series of processing is performed analogously for the respective first height measurement values C ₁ to C ₁₆ and the respective third height measurement values E ₁ to E ₁₆ .

Anschließend wird ein Korrekturverarbeitung zur Korrektur der zweiten Höhenmesswerte D₁ bis D₁₆ und der vierten Höhenmesswerte F₁ bis F₁₆ durchgeführt, basierend auf den ersten Höhenmesswerten C₁ bis C₁₆ und den dritten Höhenmesswerten E₁ bis E₁₆ unter Berücksichtigung des Streifenrangs.Subsequently, a correction processing for correcting the second height measurement values D ₁ to D ₁₆ and the fourth height measurement values F ₁ to F _{16 is} performed based on the first height measurement values C ₁ to C ₁₆ and the third height measurement values E ₁ to E ₁₆ in consideration of the stripe rank.

Konkret wird, wie in dargestellt, beispielsweise auf einen zweiten Höhenmesswert D₆ in einem von der dicken Linie umgebenen Quadrat geachtet. Ein durch die Messung an der zweiten Position erlangter Wert ”12” wird als zweiter Höhenmesswert D₆ gespeichert. Werte ”14”, ”12”, ”12”, ”12” und ”14” nach der vorstehenden Ersatzverarbeitung werden jeweils als umgebende erste Höhenmesswerte C₆ und C₇ und dritte Höhenmesswerte E₂ und E₆ neben dem zweiten Höhenmesswert D₆ gespeichert.Specifically, as in shown, for example, paid attention to a second height reading D ₆ in a square surrounded by the thick line. A value "12" obtained by the measurement at the second position is stored as a second height measurement value D ₆ . Values "14", "12", "12", "12" and "14" after the above substitute processing are respectively stored as surrounding first altitude readings C ₆ and C ₇ and third altitude readings E ₂ and E ₆ adjacent to the second altitude reading D ₆ ,

Der Korrekturverarbeitung berechnet als erstes einen Mittelwert [(14 + 12 + 12 + 14)/4 = 13] aus diesen vier umgebenden ersten Höhenmesswerten D₆ und C₇ und dritten Höhenmesswerten E₂ und E₆. Der Korrekturverarbeitung ermittelt anschließend, ob der zweite Höhenmesswert D₆ innerhalb des Fehlerbereiches ”±2” dieses Mittelwertes liegt.The correction processing first calculates an average value [(14 + 12 + 12 + 14) / 4 = 13] from these four surrounding first height measurements D ₆ and C ₇ and third height measurements E ₂ and E ₆ . The correction processing subsequently determines whether the second height measurement value D ₆ lies within the error range "± 2" of this mean value.

Wenn bestimmt wird, dass der zweite Höhenmesswert D₆ im Fehlerbereich ”±2” liegt, wird wie bei der obigen ersten Ausführungsform der Mittelwert aus den ersten Höhenmesswerten D₆ und C₇ und dritten Höhenmesswerten E₂ und E₆ als Optimalwert für den zweiten Höhenmesswert D₆ verwendet.When it is determined that the second height measurement value D _{6 is} in the error range "± 2", as in the above first embodiment, the average of the first height measurements D ₆ and C ₇ and third height measurements E ₂ and E ₆ becomes the optimum value for the second height measurement D ₆ used.

Wenn bestimmt wird, dass der zweite Höhenmesswert D₆ nicht im Fehlerbereich ”±2” liegt, werden dagegen wie bei der obigen ersten Ausführungsform die beobachteten Daten des zweiten Höhenmesswertes D₆ als Optimalwert verwendet.When it is determined that the second height measurement value D _{6 is} not in the error range "± 2", on the other hand, as in the above first embodiment, the observed data of the second height measurement value D _{6 is used} as the optimum value.

Die vorstehende Serie von Verarbeitungen führt zur Erzeugung von Messdaten mit einer Genauigkeit, die äquivalent zu der Genauigkeit von Messdaten ist, die aus Bilddateien gewonnen werden, die mit 8×8 Pixeln bezogen auf das gesamte Bildgebungssichtfeld (Prüfbereich) aufgenommen wurden.The above series of processings results in the generation of measurement data with an accuracy equivalent to the accuracy of measurement data obtained from image files taken at 8 × 8 pixels with respect to the entire imaging field of view (inspection area).

Wie oben im Detail beschrieben, bietet diese Ausführungsform die gleichen Funktionen und vorteilhaften Effekte wie die erste Ausführungsform, die vorstehend beschrieben wurde. Diese Ausführungsform ermöglicht die Messung mit der hohen Auflösung im weiten Messbereich, wie in dargestellt, und gewährleistet eine genauere Messung.As described above in detail, this embodiment offers the same functions and advantageous effects as the first embodiment described above. This embodiment enables the high resolution measurement in the wide measurement range as in FIG and ensures a more accurate measurement.

Diese Ausführungsform ist frei von dem Problem, d. h., dem Auftreten fehlender Datenanteile bei der Erzeugung von Daten der hohen Auflösung durch Kombinieren der jeweiligen Höhenmesswerte und muss somit keinen Dateninterpolationsverarbeitung zur Interpolation von Daten durchführen. Dadurch werden die Messdaten noch näher an die wahren Werte herangeführt.This embodiment is free from the problem, i. h., the occurrence of missing data portions in the generation of high resolution data by combining the respective height measurement values and thus need not perform data interpolation processing for interpolating data. This will bring the measurement data even closer to the true values.

Die vorliegende Offenbarung beschränkt sich nicht auf die Beschreibung der oben genannten Ausführungsformen, sondern kann beispielsweise durch die nachfolgend beschriebenen Aspekte umgesetzt werden. Die nachfolgende Beschreibung ist aber auch nur beispielhaft und die vorliegende Offenbarung kann selbstverständlich auch durch andere Anwendungen und Modifikationen umgesetzt werden.

(a) Jede der oben genannten Ausführungsformen beschreibt die Leiterplattenprüfvorrichtung 1, die so konfiguriert ist, dass sie die Höhe der auf der Leiterplatte 2 gedruckten und gebildeten Lotpaste als eine Implementierung des 3D-Messgeräts misst. Das 3D-Messgerät ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt, sondern kann durch eine Konfiguration realisiert werden, die die Höhe eines anderen Objekts misst, beispielsweise eine Lötstelle, die auf einer Leiterplatte gedruckt ist oder ein elektronisches Bauteil, das auf einer Leiterplatte montiert ist.
(b) Jede der oben genannten Ausführungsformen ist so konfiguriert, dass sie die Flüssigkristallraster 4b verwendet, um die Raster zu bilden, die dazu dienen, das von der Lichtquelle 4a emittierte Licht in ein streifenartiges Lichtmuster umzuwandeln, und dass sie Umschalten der Flüssigkristallraster 4b steuert, um die Phase des Lichtmusters zu verschieben. Diese Konfiguration ist jedoch nicht zwingend erforderlich, sondern eine andere einsetzbare Konfiguration kann beispielsweise ein Rasterelement durch eine Transporteinheit wie einen Piezoaktuator transportieren und dadurch die Phase des Lichtmusters verschieben.
(c) Jede der obigen Ausführungsformen ist so konfiguriert, dass sie die auf dem Montagetisch 3 montierte Leiterplatte 2 bewegt, um die Lagebeziehung zwischen der Kamera 5 und der Leiterplatte 2 relativ zu verschieben. Diese Konfiguration ist jedoch nicht zwingend erforderlich, sondern eine andere einsetzbare Konfiguration kann die Kamera 5 bewegen, um diese Lagebeziehung relativ zu verschieben.
(d) Bei der Messung an der ersten Position ist jede der oben genannten Ausführungsformen so konfiguriert, dass sie die Höhe nach dem Phasenverschiebungsverfahren misst, basierend auf vier Bilddateien, die mit dem ersten Lichtmuster mit den vier verschiedenen Phasen aufgenommen wurden, die jeweils um 90 Grad versetzt sind. Diese Konfiguration ist jedoch nicht zwingend erforderlich, sondern eine andere einsetzbare Konfiguration kann die Höhe messen, beispielsweise basierend auf drei Bilddateien, die mit dem ersten Lichtmuster mit drei verschiedenen Phasen aufgenommen wurden, die jeweils um 120 Grad versetzt sind. Dementsprechend kann die ”erste vorgegebene Zahl”, die die Häufigkeit der Bildgebung an der ersten Position bezeichnet, mindestens eine Zahl sein, die eine Messung der Höhe durch das Phasenverschiebungsverfahren ermöglicht.
(e) Die Konfiguration zum Messen der Höhe unter Verwendung bekannter Werte der Verstärkung A und des Versatzes B auf der Grundlage einer Bilddatei, die durch Bestrahlung mit einem vorgegebenen Lichtmuster bei nur einer Phase ohne Phasenverschiebung aufgenommen wurde, wird bei der Messung an der zweiten Position gemäß der obigen ersten Ausführungsform und bei der Messung an der zweiten bis vierten Position gemäß der obigen zweiten Ausführungsform verwendet. Diese Konfiguration ist jedoch nicht zwingend erforderlich, sondern eine andere einsetzbare Konfiguration kann die Höhe messen, indem sie bekannte Werte der Verstärkung A und/oder des Versatzes B verwendet, die auf zwei Bilddateien basieren, die mit einem Lichtmuster mit zwei verschiedenen Phasen aufgenommen wurden.

The present disclosure is not limited to the description of the above embodiments, but may be implemented by, for example, the aspects described below. However, the following description is also only exemplary and the present disclosure may of course be implemented by other applications and modifications.

(a) Each of the above embodiments describes the board testing apparatus 1 which is configured to match the height of the printed circuit board 2 measures printed and formed solder paste as an implementation of the 3D measuring device. However, the 3D measuring device is not limited to this configuration, but can be realized by a configuration measuring the height of another object, for example, a solder pad printed on a printed circuit board or an electronic component mounted on a printed circuit board.
(b) Each of the above embodiments is configured to include the liquid crystal grids 4b used to form the grids that serve that from the light source 4a to convert emitted light into a stripe-like pattern of light, and to switch the liquid crystal grid 4b controls to shift the phase of the light pattern. However, this configuration is not mandatory, but another deployable configuration may, for example, transport a raster element through a transport unit, such as a piezoactuator, thereby shifting the phase of the light pattern.
(c) Each of the above embodiments is configured to be on the mounting table 3 mounted circuit board 2 moves the positional relationship between the camera 5 and the circuit board 2 to move relative. However, this configuration is not mandatory, but another usable configuration may be the camera 5 move to shift this positional relationship relative.
(d) In the measurement at the first position, each of the above-mentioned embodiments is configured to measure the height according to the phase shift method based on four image files taken with the first light pattern having the four different phases, each by 90 Degree offset. However, this configuration is not mandatory, but another deployable configuration can measure the height, for example, based on three image files taken with the first light pattern with three different phases, each offset by 120 degrees. Accordingly, the "first predetermined number", which denotes the frequency of imaging at the first position, may be at least one number that enables measurement of the height by the phase shifting method.
(e) The configuration for measuring the height using known values of the gain A and the offset B based on an image file taken by irradiation with a predetermined light pattern in only one phase without phase shift becomes at the second position in the measurement according to the above first embodiment and used in the measurement at the second to fourth positions according to the above second embodiment. However, this configuration is not mandatory, but another deployable configuration can measure the height using known values of gain A and / or offset B based on two image files taken with a light pattern having two different phases.

Dementsprechend kann die ”zweite vorbestimmte Zahl”, die die Häufigkeit der Bildgebung an der zweiten Position gemäß der obigen ersten Ausführungsform bezeichnet und die Häufigkeit der Bildgebung an der zweiten bis vierten Position gemäß der obigen zweiten Ausführungsform bezeichnet, mindestens eine kleinere Zahl als die ”erste vorbestimmte Zahl” sein, die die Häufigkeit der Bildgebung an der ersten Position bezeichnet. Wenn beispielsweise eine verwendete Konfiguration die Höhe auf der Grundlage von vier Bilddateien misst, die mit einem Lichtmuster mit vier verschiedenen Phasen der Messung an der ersten Position aufgenommen wurden, kann die Konfiguration die Höhe unter Verwendung bekannter Werte der Verstärkung A und/oder des Versatzes B auf der Grundlage von drei Bilddateien messen, die mit einem Lichtmuster mit drei verschiedenen Phasen der Messung an der zweiten Position oder ähnlichem aufgenommen wurden. Auch diese Konfiguration kann die Phase des Lichtmusters anhand einer relativ einfachen arithmetischen Gleichung bestimmen und die Verarbeitungsgeschwindigkeit im Vergleich zu einer herkömmlichen Konfiguration erhöhen.

(f) Ein Beispiel für die Konfiguration der Höhenmessung unter Verwendung bekannter Werte der Verstärkung A und/oder des Versatzes B auf der Grundlage von zwei Bilddateien, die mit einem Lichtmuster mit zwei verschiedenen Phasen aufgenommen wurden, kann eine Konfiguration sein, die die Höhe auf der Grundlage von zwei Bilddateien misst, die mit einem Lichtmuster mit zwei um 90 Grad verschiedenen Phasen aufgenommen wurden.

Accordingly, the "second predetermined number" indicating the frequency of imaging at the second position according to the above first embodiment and the number of times of imaging at the second to fourth positions according to the above second embodiment may be at least a smaller number than the first predetermined number, which denotes the frequency of imaging at the first position. For example, if a configuration used measures the height based on four image files taken with a light pattern having four different phases of measurement at the first position, the configuration may determine the height using known values of gain A and / or offset B on the basis of three image files taken with a light pattern with three different phases of measurement at the second position or the like. Again, this configuration can determine the phase of the light pattern based on a relatively simple arithmetic equation and increase the processing speed compared to a conventional configuration.

(f) An example of the configuration of the height measurement using known values of gain A and / or offset B based on two image files taken with a light pattern having two different phases may be a height height configuration measures the basis of two image files taken with a light pattern with two phases different by 90 degrees.

Diese Konfiguration spezifiziert eine Phase θ₂ des zweiten Lichtmusters, basierend auf den bekannten Luminanzwerten V₂₀ und V₂₁ in Bezug auf jedes Pixel auf zwei Bilddateien, die mit dem zweiten Lichtmuster an der zweiten Position oder ähnlichem erlangt wurden, und einem bekannten Wert des Versatzes B, der mit dem ersten Lichtmuster an der ersten Position erlangt wurde (wie durch die oben angegebene Gleichung (T8) gezeigt). Diese Konfiguration bestimmt die Phase θ₂ nach der arithmetischen Gleichung mit ”tan^–1”. Dies ermöglicht die Messung der Höhe im Bereich von 360 Grad von –180 Grad bis 180 Grad und erweitert damit den Messbereich weiter.This configuration specifies a phase θ _{2 of} the second light pattern based on the known luminance values V ₂₀ and V ₂₁ with respect to each pixel on two image files obtained with the second light pattern at the second position or the like and a known value of the offset B obtained with the first light pattern at the first position (as shown by the above equation (T8)). This configuration determines the phase θ ₂ according to the arithmetic equation with "tan ^-1 ". This allows the measurement of the height in the range of 360 degrees from -180 degrees to 180 degrees and thus further extends the measuring range.

Diese Konfiguration beschränkt sich jedoch nicht auf die Konfiguration der Höhenmessung unter Verwendung der bekannten Werte der Verstärkung A und/oder des Versatzes B auf der Grundlage der beiden Bilddateien, die mit dem Lichtmuster aufgenommen wurden, das die zwei um 90 Grad verschiedenen Phasen aufweist, sondern kann beispielsweise eine Konfiguration der Höhenmessung unter Verwendung der bekannten Werte der Verstärkung A und/oder des Versatzes B auf der Grundlage von zwei Bilddateien sein, die mit einem Lichtmuster aufgenommen wurden, das zwei um 180 Grad verschiedene Phasen aufweist.

(g) Jede der oben genannten Ausführungsformen beschreibt die Konfiguration der Messung der Höhe der Lotpaste bis zu 20 μm durch Kombinieren des ersten Lichtmusters mit der Periode von 10 μm (Höhenauflösung von 2 μm) und des zweiten Lichtmusters mit der Periode von 20 μm (Höhenauflösung von 4 μm). Die Perioden und Messbereiche der jeweiligen Lichtmuster sind jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt.

However, this configuration is not limited to the configuration of the height measurement using the known values of the gain A and / or the offset B on the basis of the two image files taken with the light pattern having the two phases different by 90 degrees, but For example, a configuration of the height measurement using the known values of the gain A and / or the offset B may be based on two image files taken with a light pattern having two phases different by 180 degrees.

(g) Each of the above-mentioned embodiments describes the configuration of measuring the height of the solder paste up to 20 μm by combining the first light pattern with the period of 10 μm (height resolution of 2 μm) and the second light pattern with the period of 20 μm (height resolution of 4 μm). However, the periods and measurement ranges of the respective light patterns are not limited to this configuration.

Jede der oben genannten Ausführungsformen ist so konfiguriert, dass sie die Werte der Verstärkung A und/oder des Versatzes B erlangt, basierend auf vier Bilddateien, die mit dem ersten Lichtmuster der kürzeren Periode (Periode von 10 μm) aufgenommen wurden. Diese Konfiguration ist jedoch nicht zwingend erforderlich, sondern eine andere einsetzbare Konfiguration kann die Werte der Verstärkung A und/oder des Versatzes B erlangen, basierend auf Bilddateien, die mit dem zweiten Lichtmuster der längeren Periode (Periode von 20 μm) aufgenommen wurden.

(h) Jede der oben genannten Ausführungsformen ist so konfiguriert, dass sie den Messbereich durch Bestrahlung mit zwei verschiedenen Lichtmustern mit unterschiedlichen Perioden erweitert. Diese Konfiguration ist jedoch nicht zwingend erforderlich, sondern das erste Lichtmuster und das zweite Lichtmuster können Lichtmuster mit identischer Periode sein (beispielsweise beide mit einer Periode von 10 μm).

Each of the above-mentioned embodiments is configured to obtain the values of the gain A and / or the offset B based on four image files taken with the first light pattern of the shorter period (period of 10 μm). However, this configuration is not mandatory, but another employable configuration can obtain the values of the gain A and / or the offset B based on image files taken with the second light pattern of the longer period (period of 20 μm).

(h) Each of the above embodiments is configured to extend the measurement range by irradiation with two different light patterns having different periods. However, this configuration is not mandatory, but the first light pattern and the second light pattern may be light patterns having identical periods (for example, both having a period of 10 μm).

Die obige zweite Ausführungsform kann so konfiguriert werden, dass der Messbereich durch Bestrahlung mit drei oder mehr verschiedenen Lichtmustern mit unterschiedlichen Perioden erweitert wird. Beispielsweise kann die Konfiguration eine Bestrahlung mit einem Lichtmuster mit einer Periode α an der ersten Position, eine Bestrahlung mit einem Lichtmuster mit einer Periode β an der zweiten Position, eine Bestrahlung mit einem Lichtmuster mit einer Periode γ an der dritten Position und eine Bestrahlung mit einem Lichtmuster mit einer Periode σ an der vierten Position durchführen.

(i) Jede der obigen Ausführungsformen ist so konfiguriert, dass sie die Höhenmesswerte als ersten Messwert und den zweiten Messwert in der Messwertspeichereinheit 27 speichert. Diese Konfiguration ist jedoch nicht zwingend erforderlich, sondern eine andere verwendbare Konfiguration kann Phasenmesswerte (beispielsweise Phasen θ₁ und θ₂) als ersten Messwert und zweiten Messwert speichern.
(j) Die Verfahren der Korrekturverarbeitung z. B. der Höhenmesswerte und der Interpolationsverarbeitung der fehlenden Datenteile beschränken sich nicht auf die in den oben genannten jeweiligen Ausführungsformen beschriebenen Verfahren, sondern es können auch andere Techniken für den gleichen Zweck eingesetzt werden.
(k) Jede der oben genannten Ausführungsformen verwendet die Konfiguration der Verwendung der Werte der Verstärkung A und des Versatzes B, die an einer identischen Position von Koordinaten (identische Pixel) des Bildgebungselements der Kamera 5 erlangen werden, um beispielsweise einen Höhenmesswert in Bezug auf ein vorgegebenes Pixel zu erlangen, basierend auf einem an der zweiten Position aufgenommenen Bilddatei oder dergleichen, wobei die Werte der Verstärkung A und/oder des Versatzes B verwendet werden.

The above second embodiment may be configured so that the measurement range is extended by irradiation with three or more different light patterns having different periods. For example, the configuration may include irradiation with a light pattern having a period α at the first position, irradiation with a light pattern having a period β at the second position, irradiation with a light pattern having a period γ at the third position, and irradiation with a Perform light patterns with a period σ at the fourth position.

(i) Each of the above embodiments is configured to receive the height measurement values as the first measurement value and the second measurement value in the measurement value storage unit 27 stores. However, this configuration is not mandatory, but another usable configuration may store phase measurements (eg, phases θ ₁ and θ ₂ ) as the first measurement and the second measurement.
(j) The methods of correction processing e.g. The height measurement values and the interpolation processing of the missing data parts are not limited to the methods described in the above-mentioned respective embodiments, but other techniques may be used for the same purpose.
(k) Each of the above embodiments uses the configuration of using the values of the gain A and the offset B at an identical position of coordinates (identical pixels) of the imaging element of the camera 5 for example, to obtain a height reading with respect to a given pixel based on an image file or the like taken at the second position, using the values of the gain A and / or the offset B.

Diese Konfiguration ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Um einen Höhenmesswert bezüglich eines vorgegebenen Pixels zu erlangen, kann eine andere verwendbare Konfiguration einen Mittelwert der Verstärkung A und/oder einen Mittelwert des Versatzes B an peripheren Lagen des vorgegebenen Pixels verwenden. Um beispielsweise, wie in gezeigt, einen zweiten Höhenmesswert in Bezug auf ein Pixel Q₁ in Bilddateien zu erlangen, die an der zweiten Position aufgenommen wurden (Bereich, der von der dicken Linie umgeben ist), kann die Konfiguration einen Mittelwert der Verstärkung A und/oder einen Mittelwert des Versatzes B in Bezug auf vier Pixel P₁, P₂, P₃ und P₄ (Bereiche, die mit Punkten in der Zeichnung gefüllt sind) verwenden, die jeweils Teile des Abbildungsbereichs des Pixels Q₁ in den Bilddateien enthalten, die an peripheren Lagen des Pixels Q₁ aufgenommen wurden, d. h., Bilddateien, die an der ersten Position aufgenommen wurden.However, this configuration is not mandatory. In order to obtain a height measurement with respect to a given pixel, another usable configuration may use an average of the gain A and / or an average of the offset B at peripheral locations of the given pixel. For example, as in For example, as shown in FIG. ₃ , to obtain a second height reading with respect to a pixel Q ₁ in image files taken at the second position (area surrounded by the thick line), the configuration may provide a mean value of gain A and / or an average value of Offset B is used with respect to four pixels P ₁ , P ₂ , P _3, and P ₄ (areas filled with dots in the drawing) each containing portions of the image area of the pixel Q ₁ in the image files at peripheral locations of the pixel Q ₁ , ie image files recorded at the first position.

Diese Konfiguration ist natürlich nicht zwingend erforderlich, sondern eine andere verwendbare Konfiguration kann einen Mittelwert der Verstärkung A und/oder einen Mittelwert des Versatzes B in Bezug auf zwei oder drei Pixel zwischen den Pixeln P₁, P₂, P₃ und P₄ verwenden.Of course, this configuration is not necessarily required, but another usable configuration may use an average of the gain A and / or an average of the offset B with respect to two or three pixels between the pixels P ₁ , P ₂ , P _3, and P ₄ .

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 Leiterplattenprüfvorrichtung, 2 Leiterplatte, 4 Beleuchtungseinrichtung, 4a Lichtquelle, 4b Flüssigkristallraster, 5 Kamera, 6 Steuereinrichtung, 22 Beleuchtungskontroller, 23 Motorkontroller, 24 Bilddateienspeicher, 25 Verstärkung-Versatz-Speichereinheit, 26 3D-Messeinheit, 27 Messwertspeichereinheit, 28 Höhendatenerlangungseinheit, A Verstärkung, B Versatz 1 A circuit board inspection, 2 PCB, 4 Lighting device 4a Light source 4b Liquid crystal screen, 5 Camera, 6 Controller, 22 Lighting controller, 23 Motor controller, 24 Image file storage, 25 Gain offset storage unit, 26 3D measuring unit 27 Data memory unit 28 Height data acquisition unit, A gain, B offset

Claims

3D-Messgerät, aufweisend: eine Bestrahlungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Messobjekt mit mindestens einem Lichtmuster bestrahlt, das eine streifenartige Lichtintensitätsverteilung aufweist; einen Phasenkontroller, der so konfiguriert ist, dass er eine Phase des von der Bestrahlungseinheit emittierten Lichtmusters in eine Vielzahl verschiedener Phasen ändert; eine Bildgebungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Bild von reflektiertem Licht von dem mit dem Lichtmuster bestrahlten Messobjekt aufnimmt; eine Verschiebeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Lagebeziehung zwischen der Bildgebungseinheit und dem Messobjekt relativ verschiebt; und eine Bildverarbeitungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine dreidimensionale Messung des Messobjekts durch ein Phasenverschiebungsverfahren auf der Grundlage von Bilddateien, die von der Bildverarbeitungseinheit aufgenommen wurden, durchführt, wobei die Bildverarbeitungseinheit aufweist: eine erste Messwerterlangungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen ersten Messwert in Bezug auf jedes Pixel erlangt, basierend auf einer ersten vorgegebenen Anzahl von Bilddateien, die durch Bestrahlung mit einem ersten Lichtmuster mit der ersten vorgegebenen Anzahl von Phasen an einer ersten Position aufgenommen wurden; eine Verstärkung-Versatz-Erlangungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Wert einer Verstärkung und/oder eines Versatzes in Bezug auf jedes Pixel erlangt, basierend auf der ersten vorgegebenen Anzahl von Bilddateien, die an der ersten Position aufgenommen wurden; eine zweite Messwerterlangungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen zweiten Messwert in Bezug auf jedes Pixel erlangt, indem sie den Wert der Verstärkung und/oder des Versatzes verwendet, der durch die Verstärkung-Versatz-Erlangungseinheit erlangt wird, basierend auf einer zweiten vorgegebenen Anzahl von Bilddateien, die durch Bestrahlung mit einem zweiten vorgegebenen Lichtmuster mit der zweiten vorgegebenen Anzahl von Phasen an einer zweiten Position aufgenommen wurden, die um einen Abstand von einem halben Pixel in einer vorgegebenen Richtung von der ersten Position verschoben ist, wobei die zweite vorbestimmte Zahl kleiner ist als die erste vorbestimmte Zahl; und eine Höhendatenerlangungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie Höhendaten in Bezug auf jedes Pixel erlangt, basierend auf dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert.3D measuring device, comprising: an irradiation unit configured to irradiate a measurement object with at least one light pattern having a stripe-like light intensity distribution; a phase controller configured to change a phase of the light pattern emitted from the irradiation unit into a plurality of different phases; an imaging unit configured to acquire an image of reflected light from the measurement object irradiated with the light pattern; a shift unit configured to relatively shift a positional relationship between the imaging unit and the measurement object; and an image processing unit configured to perform a three-dimensional measurement of the measurement object by a phase shifting method on the basis of image files captured by the image processing unit, wherein the image processing unit comprises: a first measurement acquisition unit configured to acquire a first measurement value with respect to each pixel based on a first predetermined number of image files acquired by irradiation with a first light pattern having the first predetermined number of phases at a first position ; a gain-offset obtaining unit configured to obtain a value of gain and / or offset with respect to each pixel based on the first predetermined number of image files taken at the first position; a second measurement acquisition unit configured to acquire a second measurement value with respect to each pixel by using the value of the gain and / or the offset obtained by the gain-offset acquisition unit based on a second predetermined one A number of image files recorded by irradiation with a second predetermined light pattern having the second predetermined number of phases at a second position shifted by a distance of one half pixel in a predetermined direction from the first position, wherein the second predetermined number is less than the first predetermined number; and a height data acquisition unit configured to obtain height data with respect to each pixel based on the first measurement value and the second measurement value.

3D-Messgerät nach Anspruch 1, wobei die Bestrahlungseinheit so konfiguriert ist, dass sie das Messobjekt durch Umschalten einer Vielzahl von Lichtmustern mit unterschiedlichen Perioden bestrahlt, wobei das Messobjekt an der ersten Position mit dem ersten Lichtmuster mit einer ersten Periode bestrahlt wird; und das Messobjekt an der zweiten Position mit dem zweiten Lichtmuster mit einer zweiten Periode bestrahlt wird, die sich von der ersten Periode unterscheidet.3D measuring device according to claim 1, wherein the irradiation unit is configured to irradiate the measurement object by switching a plurality of light patterns having different periods, wherein the measurement object at the first position is irradiated with the first light pattern at a first period; and the measurement object at the second position is irradiated with the second light pattern at a second period different from the first period.

3D-Messgerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die zweite Messwerterlangungseinheit einen Mittelwert der Verstärkung und/oder einen Mittelwert des Versatzes an peripheren Lagen eines vorgegebenen Pixels verwendet, um den zweiten Messwert in Bezug auf das vorgegebene Pixel zu erlangen.A 3D measuring apparatus according to claim 1 or claim 2, wherein the second measurement obtaining unit uses an average of the gain and / or an average of the offset of peripheral positions of a predetermined pixel to obtain the second measured value with respect to the predetermined pixel.

3D-Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn die zweite vorbestimmte Zahl gleich 1 ist, die zweite Messwerterlangungseinheit eine Phase θ des zweiten Lichtmusters berechnet, die mindestens eine Beziehung erfüllt, die durch eine unten angegebene Gleichung (S1) ausgedrückt wird, um den zweiten Messwert zu erlangen:

V₀ = Asinθ + B (S1),

wobei V₀ einen Luminanzwert, A eine Verstärkung und B einen Versatz bezeichnet.3D measuring device according to one of claims 1 to 3, wherein, when the second predetermined number is equal to 1, the second measurement obtaining unit calculates a phase θ of the second light pattern satisfying at least one relationship expressed by an equation (S1) given below to obtain the second measurement value:

V ₀ = Asin θ + B (S1),

where V ₀ denotes a luminance value, A a gain and B an offset.

3D-Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn die zweite vorbestimmte Zahl gleich 2 ist, die zweite Messwerterlangungseinheit eine Phase θ des zweiten Lichtmusters berechnet, die zumindest die durch die unten angegebenen Gleichungen (T1) und (T2) ausgedrückten Beziehungen erfüllt, um den zweiten Messwert zu erlangen:

V₀ = Asinθ + B (T1)

V₁ = Asin(θ + 90°) + B (T2),

wobei V₀ und V₁ Luminanzwerte von zwei Bilddateien bezeichnen, A eine Verstärkung und B einen Versatz bezeichnet.The 3D measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein, when the second predetermined number is equal to 2, the second measurement obtaining unit calculates a phase θ of the second light pattern having at least the relationships expressed by equations (T1) and (T2) given below met to obtain the second reading:

V ₀ = Asin θ + B (T1)

V ₁ = Asin (θ + 90 °) + B (T2),

where V ₀ and V ₁ denote luminance values of two image files, A denotes a gain and B denotes an offset.

3D-Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Messobjekt eine Lotpaste ist, die auf einer gedruckten Leiterplatte gedruckt ist, und eine Lötstelle, die auf einem Wafersubstrat gebildet ist.The 3D measuring apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the measuring object is a solder paste printed on a printed circuit board and a solder joint formed on a wafer substrate.